厌氧颗粒污泥胞外聚合物的影响因素研究

为明确厌氧颗粒污泥胞外聚合物产生的影响机制，通过改变pH、污泥负荷（Ns)和C/N比，研究厌氧颗粒污泥及其上清液的EPS（胞外聚合物）产生量及组分多糖、蛋白质的变化情况，采用红外光谱对比分析了pH、Ns、C/N比对EPS分子结构的影响；结果表明，过酸、过碱和不适当的C/N比不利于厌氧颗粒污泥形态保持和微生物生长，但Ns对厌氧颗粒污泥形态的影响不大。红外光谱分析表明，蛋白质肽键在强酸、强碱条件下均发生了变化，羧基、醇和酚则在强酸条件下(pH 3)消失,C/N比和污泥负荷对EPS的分子结构影响不大。     

不同温度下有机负荷对厌氧折流板反应器污泥颗粒化的影响

采用2个相同的厌氧折流板反应器（ABR）研究不同温度、有机负荷对ABR启动过程中胞外聚合物（EPS）产生的影响，以及各隔室优势菌种。结果表明，高温和较高的有机负荷（OLR）促进EPS的产生，而EPS有利于颗粒污泥的形成。较高温度也有利于反应器承受更高的有机负荷。启动结束后，沿着水流方向，隔室中的污泥发生变化，由水解酸化菌演替为产甲烷优势菌。     

微好氧预处理对市政污泥厌氧消化产甲烷的影响

针对目前市政污泥处理资源化与减量化效率低的问题,利用微好氧预处理技术进行预处理,提高其甲烷产量。利用有机物溶出效率、VSS减量、甲烷产量3项指标对预处理效果进行了评价;研究了不同参数条件下微好氧预处理对市政污泥厌氧消化产甲烷的影响;探讨了微好氧预处理对污泥胞外聚合物的影响。结果表明,微好氧预处理可以促进污泥溶解性有机物释放、提高VSS去除率;在最佳反应条件下(曝气强度0.30m3·(min·m3)-1、预处理时间12 h),相对于未经过预处理的工况,甲烷产量可提高26.77%;微好氧预处理对剩余污泥活性细胞的影响主要发生在胞外聚合物部分,同时也存在对活性微生物的破解作用。市政污泥经过微好氧预处理后,可有效提升后续中温厌氧消化或高温厌氧消化的甲烷产量。     

污泥基生物炭对餐厨垃圾厌氧消化产甲烷及微生物群落结构的影响

为考察污泥基生物炭对餐厨垃圾厌氧消化的影响,以餐厨垃圾为基质,设置4种不同接种比(inoculum to substrate ratio, ISR)的批次实验,以得到不同酸化程度的厌氧消化体系;检测空白组、餐厨垃圾对照组和生物炭实验组的产甲烷情况和微生物群落结构的变化。结果表明:当ISR=2时,生物炭对餐厨垃圾厌氧消化效果不明显;当ISR=0.5时,生物炭使其停滞期缩短28.9%左右;ISR越小,生物炭对酸化停滞时间缩短以及产甲烷速率提高的效果越明显。同时,生物炭可以促进Chloroflex,Proteobacteria,Bacteroidetes的生长,从而提高厌氧消化中间产物的产生。当ISR较大时,厌氧消化系统的产甲烷途径以乙酸利用型为主,投加生物炭可以促进乙酸型产甲烷;随着ISR减小,产甲烷途径有逐渐向氢利用型转变的趋势,同时Methanosacrina逐渐替代Methanosaeta利用乙酸产甲烷。本研究结果可为污泥基生物炭在餐厨垃圾厌氧消化的实际应用提供参考。     

厌氧法处理木薯淀粉废水的研究

采用厌氧法处理木薯淀粉废水,研究了厌氧反应器启动和运行的特性,以及温度和搅拌对厌氧生物降解的影响。结果表明:(1)COD去除率总体随着进水COD的增大而增大,在进水COD为9 983.38mg/L时,COD去除率最大,达到86.05%。(2)累计产甲烷量与进水COD呈正比关系,进水COD直接影响反应器的产甲烷量。(3)厌氧颗粒污泥活性最高的温度为30～35℃。(4)厌氧搅拌有利于提高厌氧颗粒污泥的产甲烷活性。     

利用好氧颗粒污泥处理水产循环养殖废水的研究

在序批式活性污泥反应器(SBR)中接种生物絮体,利用水产循环养殖废水培养好氧颗粒污泥。在溶解氧为6.4~7.1mg/L的条件下,培养出的好氧颗粒污泥平均粒径为150μm,SBR内挥发性悬浮固体(VSS)稳定在16.33~17.47g/L,总悬浮固体(TSS)稳定在17.25~18.57g/L,好氧颗粒污泥对水产循环养殖废水具有较好的处理效果,硝态氮、溶解性有机碳、溶解性磷酸盐去除率均在90%以上。好氧颗粒污泥中粗蛋白和粗脂肪含量均高于接种生物絮体。生物絮体内松散结合胞外聚合物(LB-EPS)含量比好氧颗粒污泥高,而紧密结合胞外聚合物(TB-EPS)含量比好氧颗粒污泥低,生物絮体与好氧颗粒污泥中胞外聚合物(EPS)的主要区别成分是多糖。     

城市垃圾焚烧渗沥液中Ca2＋对厌氧EGSB处理效果的影响

研究了城市生活垃圾焚烧厂渗沥液中Ca2＋对厌氧颗粒污泥膨胀床反应器（EGSB）处理效果的影响，并采用静态实验方法考察了Ca2＋对厌氧颗粒污泥产甲烷活性的影响。实验结果表明，进水COD为17000mg／L的条件下，当Ca2＋浓度低于6000mg／L时，EGSB对COD去除率达93％以上；当Ca2＋浓度高于6000mg／L时，COD去除率随运行时间明显下降，并在污泥中形成大量沉淀。静态实验结果表明，废水中低浓度Ca2＋促进了厌氧颗粒污泥的产甲烷活性，但高浓度Ca2＋明显抑制了其产甲烷活性，这是导致高Ca2＋浓度条件下EGSB对COD去除率降低的主要原因。研究表明，颗粒污泥产甲烷活性恢复程度随Ca2＋浓度增加而减弱。     

污泥负荷对UASB处理低浓度污水运行效果和污泥性质的影响

采用升流式厌氧污泥床（UASB）反应器处理低浓度生活污水，探讨了不同污泥负荷对运行效果及污泥性质的影响。通过考察有机物去除率、有机酸积累、污泥粒径、污泥比产甲烷活性、溶解性微生物产物（SMP）、胞外聚合物（EPS）等生化指标，得出如下结论：在受试条件下，污泥负荷率的升高不利于有机物的去除；有机酸特别是乙酸的积累，以及受基质缺乏及污泥洗脱限制的污泥积累，是影响处理效果的因素；稳定阶段污泥的胞外聚合物以紧密附着型EPS为主，污泥负荷升高将导致其浓度升高，而对SMP和松散附着型EPS没有显著影响，EPS的浓度及其组成不影响污泥性质。高的污泥负荷下污泥的产甲烷活性较高。在本实验中，F/M=0.4 g COD/（g MLSS·d）是最佳的污泥负荷条件。     

厌氧膨胀床处理低浓度污水的污泥颗粒和生物活性变化

污泥的聚集形态和活性，是影响厌氧反应器处理效率的关键因素。通过对厌氧膨胀床反应器（anaerobicex—pandedblanketreactor，AEBR）处理低浓度城镇污水在启动和稳定运行期的污泥活性研究，AEBR在启动运行期内，接种颗粒污泥为适应低浓度基质条件，污泥粒径经历从大变小，再重新颗粒化粒径变大的过程。在运行期第103天，粒径小于1000μm污泥的体积比达到44．7％，平均粒径为952μm，到运行期第173天，粒径小于1000μm污泥的体积比降为28％，平均粒径达1179μm，污泥重新颗粒化完成。颗粒污泥适应新的环境后，单位重量污泥的最大比产甲烷活性（specificmetha．nogensisactivity，SMA）值和胞外聚合物含量增加，分别达到112mLCH4／（gVSS·d）和215mg／gVSS。在处理实际城镇污水的AEBR反应器内，辅酶F420含量可以有效指示污泥样品的产甲烷活性，AEBR反应器不同高度位置的污泥活性不一样，反应器底部污泥活性低于中上部区域污泥的活性。     

天氧膨胀床处理低浓度污水的污泥颗粒和生物活性变化

污泥的聚集形态和活性，是影响厌氧反应器处理效率的关键因素。通过对厌氧膨胀床反应器（anaerobicex—pandedblanketreactor，AEBR）处理低浓度城镇污水在启动和稳定运行期的污泥活性研究，AEBR在启动运行期内，接种颗粒污泥为适应低浓度基质条件，污泥粒径经历从大变小，再重新颗粒化粒径变大的过程。在运行期第103天，粒径小于1000μm污泥的体积比达到44．7％，平均粒径为952μm，到运行期第173天，粒径小于1000μm污泥的体积比降为28％，平均粒径达1179μm，污泥重新颗粒化完成。颗粒污泥适应新的环境后，单位重量污泥的最大比产甲烷活性（specificmetha．nogensisactivity，SMA）值和胞外聚合物含量增加，分别达到112mLCH4／（gVSS·d）和215mg／gVSS。在处理实际城镇污水的AEBR反应器内，辅酶F420含量可以有效指示污泥样品的产甲烷活性，AEBR反应器不同高度位置的污泥活性不一样，反应器底部污泥活性低于中上部区域污泥的活性。     

铁炭微电解强化水解酸化反应器高效处理聚乙烯醇废水

以聚乙烯醇(PVA)退浆废水为研究对象,构建了铁炭微电解强化厌氧生物处理的废水处理系统,对比研究了不同负荷条件下常规水解酸化反应器(R1,无铁炭材料)和铁炭耦合厌氧水解酸化反应器(R2,有铁炭材料)对PVA退浆废水的去除效果、颗粒污泥特性(胞外聚合物(EPS))、挥发性脂肪酸(VFAs)组成及微生物群落结构的差异。结果表明:R2出水平均COD去除率和平均PVA去除率分别稳定在86.8%和75.8%,均优于R1;添加铁炭材料可促进丙酸、丁酸转化成乙酸,提高了乙酸产量;R2颗粒污泥紧密黏附EPS(TB-EPS)、松散附着EPS(LB-EPS)含量较R1有所增加,颗粒污泥结构得到优化。高通量测序结果表明,添加铁炭对水解酸化菌群有显著影响,Propionibacteriaceae、Clostridium sensu stricto 12在PVA的降解中起重要作用。综合上述结果,铁炭微电解可有效强化水解酸化反应器对PVA退浆废水的处理效果,研究结果可为厌氧生物法处理PVA退浆废水提供参考。     

活性污泥胞外聚合物提取方法研究

考察4种方法(蒸气法、EDTA法、NaOH法和搅拌法)对3种活性污泥(可乐厌氧活性污泥、可乐好氧活性污泥和市政污水污泥)胞外聚合物的提取效率,对比分析了各提取方法对不同样品提取所得胞外聚合物的组成影响,结果表明,EDTA法提取多糖的效率最高,提取市政污水污泥、可乐好氧活性污泥和可乐厌氧活性污泥胞外聚合物糖分别在8.3、16.7和9.7 mg/g VSS左右;NaOH提取蛋白质的效率最高,提取市政污水污泥、可乐好氧活性污泥和可乐厌氧活性污泥胞外聚合物蛋白质分别为:3.15、0.55和5.57 mg/g VSS.对于3种不同种类污泥,EDTA法提取EPS总量效率最高,分别为市政污水污泥10.7 mg/g VSS、可乐好氧活性污泥16.8 mg/g VSS和可乐厌氧活性污泥9.97 mg/g VSS,分别比效率最低的搅拌法高出5倍、5倍和3倍.     

热碱预处理对高含固剩余污泥厌氧消化的影响及其动力学研究

以高含固剩余污泥为研究对象,考察不同碱投加量下热碱联合预处理对剩余污泥溶胞效果和厌氧消化性能的影响,并运用3种动力学模型对剩余污泥生物化学产甲烷潜力过程进行模拟。结果表明,热碱联合预处理有助于促进剩余污泥的溶胞效果,并且随着碱投加量的增加,溶胞效果不断增强,当碱投加量为80mg/g(单位质量SS的NaOH投加量计)时,COD、氮、磷的溶出量均达到最大值,分别为58 622.2、1 792.8、790.3mg/L,溶出率分别为54.9%、45.7%、37.6%。热碱联合预处理可有效改善剩余污泥厌氧消化性能,但碱投加量过大时对可能对产甲烷过程带来抑制作用,碱投加量为60mg/g时剩余污泥厌氧消化的累积产甲烷量最大,为158.9mL/g,较不进行热碱联合预处理的空白组(106.5mL/g)高49.2%。3种动力学模型中,锥体模型对厌氧消化产甲烷过程的拟合效果最好,不同处理条件下模型拟合相关系数R~2均在0.990以上,该模型可准确预测最终的累积产甲烷量,预测误差均在2%以下。     

富磷污泥厌氧消化磷释放与回收的研究进展

生物强化除磷(EBPR)工艺会产生大量的富磷污泥。富磷污泥中的聚磷菌(PAOs)在厌氧消化过程中吸收外界碳源并释放大量正磷,高浓度的磷会对厌氧消化系统中厌氧微生物的代谢产生影响,使得消化过程更加复杂。富磷污泥厌氧消化过程会产生磷、氮、有机物和金属离子等物质,其中磷的回收利用可以减少磷矿资源的开采,从而实现磷资源的可持续循环利用。因此,研究富磷污泥厌氧消化过程中磷的变化规律,既为厌氧消化系统的稳定运行提供理论依据,又为磷的资源化回收利用提供参考。对富磷污泥厌氧消化释磷的相关研究成果以及磷回收进行分析和总结,并提出了相应的研究方向。     

好氧颗粒污泥降解苯酚

以人工配水启动SBR,逐步提高进水苯酚浓度,探究好氧颗粒污泥对苯酚的降解能力,同时分析苯酚对好氧颗粒污泥特性的影响。经过55 d的运行,进水苯酚浓度逐渐增到3 000 mg/L,苯酚、COD及NH+4-N去除率分别达到了98.33%、97.27%和57.58%,好氧颗粒污泥表现出对苯酚的良好的去除能力。扫描电镜照片显示投加苯酚后的颗粒污泥表面更加光滑,结构更为紧凑。胞外聚合物红外光谱分析表明投加苯酚前后好氧颗粒污泥EPS的主要组分没有明显改变。苯酚毒性刺激了颗粒污泥分泌更多胞外聚合物,胞外聚合物中多糖含量由初始的12.70 mg/g VSS增加到35.17 mg/g VSS,蛋白含量由4.93 mg/g VSS增加到8.01 mg/g VSS。投加苯酚后的污泥粒径明显增大,主要污泥粒径由0.5~2.0 mm增大到2.0 mm以上。     

活性污泥胞外聚合物提取方法研究

考察4种方法（蒸气法、EDTA法、NaOH法和搅拌法）对3种活性污泥（可乐厌氧活性污泥、可乐好氧活性污泥和市政污水污泥）胞外聚合物的提取效率,对比分析了各提取方法对不同样品提取所得胞外聚合物的组成影响,结果表明,EDTA法提取多糖的效率最高,提取市政污水污泥、可乐好氧活性污泥和可乐厌氧活性污泥胞外聚合物糖分别在8.3、16.7和9.7 mg/g VSS左右;NaOH提取蛋白质的效率最高,提取市政污水污泥、可乐好氧活性污泥和可乐厌氧活性污泥胞外聚合物蛋白质分别为：3.15、0.55和5.57 mg/g VSS.对于3种不同种类污泥,EDTA法提取EPS总量效率最高,分别为市政污水污泥10.7 mg/g VSS、可乐好氧活性污泥16.8 mg/g VSS和可乐厌氧活性污泥9.97 mg/g VSS,分别比效率最低的搅拌法高出5倍、5倍和3倍.     

投加阳离子聚合物加速UASB反应器中颗粒污泥形成

运行2个UASB反应器，研究常温低浓度进水条件下，投加阳离子季胺盐絮凝剂对厌氧颗粒污泥形成的影响。一个反应器中投加阳离子季胺盐絮凝剂（称A反应器），另一个反应器作为对照不投加絮凝剂（称B反应器）。经过196 d的运行，2个反应器中均形成了活性较高、沉降性能良好的颗粒污泥。A反应器中的污泥颗粒更多、粒径更大，粒径＞0.5 mm的污泥颗粒的百分比比B反应器的多16%～19.3%。研究结果表明，投加阳离子聚合物加速了颗粒污泥的形成，提高了颗粒污泥的产甲烷活性和沉降性能。     

城市垃圾焚烧渗沥液中Ca2+对厌氧EGSB处理效果的影响简

研究了城市生活垃圾焚烧厂渗沥液中Ca²⁺对厌氧颗粒污泥膨胀床反应器（EGSB）处理效果的影响，并采用静态实验方法考察了Ca²⁺对厌氧颗粒污泥产甲烷活性的影响。实验结果表明，进水COD为17 000 mg/L的条件下，当Ca²⁺浓度低于6 000 mg/L时，EGSB对COD去除率达93%以上；当Ca²⁺浓度高于6 000 mg/L时，COD去除率随运行时间明显下降，并在污泥中形成大量沉淀。静态实验结果表明，废水中低浓度Ca²⁺促进了厌氧颗粒污泥的产甲烷活性，但高浓度Ca²⁺明显抑制了其产甲烷活性，这是导致高Ca²⁺浓度条件下EGSB对COD去除率降低的主要原因。研究表明，颗粒污泥产甲烷活性恢复程度随Ca²⁺浓度增加而减弱。     

厌氧颗粒污泥的性能研究

对接种市政消化污泥EGSB反应器内所形成的颗粒污泥在低浓度(100～500 mg/L)、低温(8～15℃)、微氧(氧化还原电位为380～400 mV)等条件下的沉速、粒径、活性、形态等性能进行研究.结果表明:厌氧中温(35℃左右)稳定运行时,颗粒污泥的沉速较大,在低温或微氧时,颗粒污泥的沉速相对较低,但都能维持在15 m/h以上,不会被冲出反应器而造成污泥的流失.低温时大颗粒污泥所占重量百分比在逐渐增加,微氧使得颗粒污泥粒径分配更加均匀.低温时,颗粒污泥的产甲烷活性明显降低,降幅为55.5%;但微量氧的加入并没有使EGSB反应器内颗粒污泥的产甲烷活性降低,反而提高了10%.中温稳定运行时,颗粒污泥规则、密实,微生物菌群中甲烷八叠球菌明显增多.低温时,颗粒污泥的表面和内部微生物排列都比较松散,而且出现大量微生物胞外分泌物;低温中高浓度时,甲烷八叠球菌没有出现,鬃毛甲烷菌属占优势.微氧时颗粒污泥同样是规则、密实的,菌种更加丰富,颗粒表面和内部的优势菌群不同,但在中高浓度时没有出现甲烷八叠球菌的明显优势.     

不同乙酸钠浓度对UASB中颗粒污泥形成的影响

以污水处理厂厌氧消化池厌氧污泥作为接种物,采用上流式厌氧污泥床反应器(UASB),分别以不同配比的葡萄糖和乙酸钠为进水,考察厌氧颗粒污泥形成的特性。葡萄糖与乙酸钠进水COD浓度始终保持1∶1所形成的颗粒污泥其沉降性、产甲烷活性等均明显优于乙酸钠进水浓度始终为500 mg COD/L的颗粒污泥。结果表明,不同碳源配比的进水条件下形成的颗粒污泥性能及对废水处理能力存在显著差异。