城市污水厂活性污泥中胞外聚合物与工艺运行及污泥沉降性能的相关性分析

胞外聚合物(Extracellular polymeric substance,EPS)的组分及含量是影响活性污泥性能的重要因素之一.本研究在测定不同城市污水处理厂活性污泥中EPS的基础上,分析水质情况与运行条件对EPS组分的影响.结果表明:蛋白质为EPS的主要组分,约占25%~63%;腐殖酸次之,占21%~50%;DNA和多糖的含量较少.同是A~2O工艺的2个污水厂的污泥沉降性能和粒径分布差异较大.根据Pearson分析结果,在污泥微膨胀和正常状态下,EPS总量与污泥体积指数(Sludge Volume Index,SVI)及粒径分布没有明显的相关性,但腐殖酸和DNA均与SVI呈正相关.处理工艺的水力停留时间与EPS总量负相关,但污水中有机物含量对EPS的含量及组分没有影响.EPS中多糖含量与脱氮除磷过程显著相关,多糖可以作为脱氮除磷过程的有机碳源.污泥龄影响EPS中蛋白质与多糖的比值.因此,污水水质、工艺类型及运行条件不同程度的影响EPS的组分及含量,进而影响处理效果.     

低负荷氧化沟系统中EPS与活性污泥沉降性能的关系

污泥膨胀是氧化沟系统中常见的运行问题,为寻求有效的针对性污泥膨胀的控制措施,需要首先明确污泥膨胀发生的机理.因此,在实验室模拟氧化沟处理系统中,采用以可溶性淀粉为碳源的模拟生活污水,探索了系统内污泥EPS的变化及其与污泥膨胀的关系.试验结果显示,在低负荷氧化沟中,污泥出现丝状膨胀,污泥中EPS含量及EPS中蛋白质含量与污泥的沉降性能(SVI)之间呈现出明显的负线性关系,但EPS中糖的含量与污泥的SVI之间无明显的线性关系.适当提高污泥负荷,污泥的EPS含量增加、沉降性能改善.研究认为,在低负荷运行的系统且缺乏细菌可快速容易降解碳源的条件下出现的污泥中EPS减少,并非是氧化沟污泥发生丝状膨胀的致因,丝状菌的优势繁殖才是根本原因.不能通过控制EPS来影响氧化沟低负荷下的污泥丝状膨胀.     

胞外聚合物EPS对活性污泥沉降性能的影响研究

对污泥负荷Ns、溶解氧(DO)对活性污泥中胞外聚合物EPS的组分、含量及污泥沉降性能的影响进行了研究;并对EPS对污泥沉降性能影响的作用机理进行了探讨.试验结果表明:负荷对EPS影响高度显著,而DO对EPS影响较小;EPS与污泥沉降性能SVI相关性高;随着负荷降低,EPS含量增加,SVI增加.同时正交试验结果表明:污泥中EPS的含量高低主要由负荷决定,并得出Ns、DO对EPS及SVI的影响模式.此外,根据有关试验结果分析了在低负荷时易发生污泥膨胀的原因.     

臭氧投量对SBR系统污泥沉降性能及脱氮除磷的影响

以污水厂冬季膨胀期污泥（SVI=280 mL·g^-1）为对象,研究了臭氧投量对SBR系统污泥沉降性能及脱氮除磷效果的影响.结果表明,低浓度投加臭氧（0.085 g·g^-1,以O₃/MLSS计）20 d后,菌丝体被打断,SVI降至125 mL·g^-1,消除了污泥膨胀,且硝化、除磷效果不受影响.高浓度投加臭氧,污泥的沉降性能反而开始恶化,除磷效率也降至60%左右.进一步研究表明,PS/PN与SVI呈正相关关系（R²=0.9381）,可表征污泥的沉降性能;臭氧除打断菌丝体外,还通过改变EPS的含量及组分影响着污泥的沉降性能.     

SBR法处理生活污水时非丝状菌污泥膨胀的发生与控制

采用序批式活性污泥法(SBR)处理实际生活污水.研究了低溶解氧条件下,有机负荷对污泥膨胀的影响和突然降温对污泥沉降性能的影响.低溶解氧条件下,当有机负荷为0 20kg·(kg·d)-1和0 26kg·(kg·d)-1时,活性污泥中虽然有丝状菌存在,但并没有发生污泥膨胀.有机负荷达到0 57kg·(kg·d)-1时,菌胶团过量生长,发生非丝状菌污泥膨胀.提高溶解氧,降低有机负荷可使污泥沉降性能恢复正常.突然降温,也会导致非丝状菌污泥膨胀.恢复温度后,膨胀现象可得到控制.非丝状菌污泥膨胀除了没有丝状菌过量增殖外,还具有污泥有粘性,泥水混合液难过滤的特点.     

运转条件及营养物质对污泥沉降性能的影响

分别用石化和啤酒两种工业废水作为序批式活性污泥法 (SBR)的底物 ,来研究有机负荷 (F/M )、溶解氧 (DO)、营养物质 (N、P)和 pH值与活性污泥沉降性能的关系 .试验结果表明 ,即使在公认的不易引起污泥膨胀的SBR法中 ,低F/M条件下也能引起丝状菌膨胀 .在低DO(低于 0 .5mg/L)浓度下 ,发生丝状污泥菌膨胀 .进水中只缺乏一种营养物而另一种营养物充足的条件下 ,发生由高含水率的粘性菌胶团引起的非丝状菌膨胀 ;而两种营养物 (N和P)同步缺乏的条件下则发生非丝状菌膨胀 .pH值对污泥沉降性能的影响主要表现为活性抑制和污泥上浮 ,进水pH值低于 5 .5时 ,开始出现污泥上浮 ,进水 pH值越低 ,上浮污泥量越多     

污泥龄对低氧丝状菌活性污泥微膨胀系统的影响

为了研究污泥龄(SRT)对低氧丝状菌活性污泥微膨胀系统的影响,采用序批式间歇反应器(SBR)进行试验,分别按照厌氧/好氧和单级好氧的方式运行,考察了不同SRT下丝状菌污泥微膨胀系统的沉降性、脱氮除磷过程以及污泥特性的变化.结果表明,在好氧水力停留时间充分的条件下,低氧环境不但不会影响丝状菌微膨胀污泥的硝化进程,而且还有助于同步硝化反硝化(SND)、单级好氧除磷的发生.厌氧/好氧运行时,SRT与活性污泥的比硝化速率、比释磷速率和比吸磷速率成反比,与SND率和污泥的含磷量成正比.单级好氧运行时,减小SRT对硝化过程影响不大,但是有助于改善除磷效果.活性污泥的比耗氧速率(SOUR)、胞外聚合物(EPS)中多糖与蛋白质含量的比值、以及粘度都与SRT成反比.适当地减小SRT可以改善丝状菌微膨胀污泥的沉降性.厌氧/好氧运行时,厌氧段微氧环境易引发过度丝状菌污泥膨胀;单级好氧运行时,SRT过低会造成污泥黏性骤增而引发黏性污泥膨胀.     

Ni2+对好氧颗粒污泥系统性能的影响

以城镇污水处理厂A²/O工艺的回流污泥作为接种污泥,在序批式反应器（SBR）中培养好氧颗粒污泥（AGS）,探究Ni²⁺对AGS系统的影响.结果表明：在25℃的条件下,50d左右培养出成熟的AGS,其形态多呈球状或椭球状,外表分布着少量丝状菌,颗粒污泥粒径主要在2~4mm,MLSS达6000mg/L,SVI维持在40~50mL/g.将Ni²⁺作用于培养出的成熟AGS,Ni²⁺在0~2mg/L的浓度范围内会提高AGS的稳定性,使MLSS上升,SVI降低;同时会促进AGS分泌胞外多聚物（EPS）,EPS组成成分中的蛋白质（PN）明显多于多糖（PS）;Ni²⁺对好氧颗粒污泥去除总氮（TN）的抑制程度要大于COD,最终COD去除率可维持在95%以上,TN去除率可维持在70%以上.     

腐殖SBR降解大分子有机物时污泥性能的研究

为考察腐殖活性污泥在降解颗粒态和溶解态有机物过程中对污泥的沉降,脱水性能以及胞外聚合物组分和含量的影响,采用两组平行运行的腐殖土SBR反应器。试验结果表明:腐殖污泥在降解溶解态有机物过程中污泥的脱水性和沉降性能均优于颗粒态的,CST和SVI明显较小。颗粒态有机物在水解的过程中导致腐殖活性污泥分泌大量胞外酶,致使EPS中蛋白质和多糖含量的增加。     

温度对活性污泥沉降性能与微生物种群结构的影响

为探究运行温度与活性污泥沉降性能之间的关系,采用5个带有自控设备的序批式反应器考察了不同的运行温度(15,20,25,30和35℃)对活性污泥沉降性能及微生物种群结构的影响.结果表明,采用短时进水,由于运行温度对污泥沉降性能的影响远远弱于底物浓度的影响,且系统中的优势丝状菌以Type 0041和Type 0092为主,所以5个系统均未发生污泥膨胀现象;采用长时进水,5个系统均发生了丝状膨胀现象,温度与低底物浓度的相互作用导致污泥的SVI值随运行温度(15~30℃)的增加而升高,而运行温度为35℃时污泥的SVI值要低于30℃的情况.同时不同的运行温度下污泥胞内胞外贮存特性及优势丝状菌的种类差异较大.     

A/O系统中不同缺氧/好氧体积比对活性污泥沉降性能的影响

为探究A/O系统中不同的缺氧与好氧体积比与活性污泥沉降性能的关系,以实际生活污水为进水水质,考察了不同的A/O比(2/6,4/4,6/2)对污泥沉降性能和丝状菌生长的影响.结果表明,当A/O比为2/6时,系统能够维持良好的沉降性能,优势丝状菌为Type 0041;当A/O比为4/4时,系统的沉降性能恶化,SVI最高达到357mL/g,优势丝状菌为Type 0041,Type 1701;当A/O比为6/2时,系统发生了微膨胀现象并实现了稳定的短程硝化反硝化,优势丝状菌为Thiothrix.nivea.可见不同的A/O比对活性污泥沉降性能影响较大,同时污泥胞内胞外贮存特性及系统的脱氮除磷性能也受到严重影响.     

丝状菌污泥致密过程的强化条件研究

利用强化条件促使丝状菌污泥致密,是控制丝状菌污泥膨胀的一种新途径.分别采用提高溶解氧、加大表面流体流速、增加进水钙离子浓度、延长饥饿时间等方法从污泥的沉降性能方面探讨了丝状菌污泥在何时致密及怎样致密等问题.结果表明,加大表面气体流速能够短期内改善污泥的沉降性能,并且形成丝状菌颗粒污泥,污泥的SVI从膨胀时的800 mL/g降低为350 mL/g,但长期作用不明显,SVI在保持了一段时间较低值后,再次升高到800 mL/g以上.增加进水钙离子浓度能够通过形成簇状污泥群落来提高污泥的沉降性能,SVI值逐渐降低到300 mL/g,但是没有形成丝状菌颗粒.提高溶解氧和延长曝气时间在改善污泥沉降性能和丝状菌颗粒化两方面皆无明显效果,污泥的SVI并没有降低.另外,通过研究网眼椭圆度与污泥SVI的关系,发现具有高椭圆度(椭圆度O约为1.5)的成簇生长丝状菌菌群,能够改善污泥沉降性能.浸泡实验发现酸性条件对菌丝的凝聚具有破坏作用,碱性条件和二价阳离子对其影响不显著.     

膜-生物反应器中活性污泥沉降性能与膜污染相关性研究

结合连续流小试，对膜．生物反应器运行过程中，活性污泥沉降性能的变化及其对膜污染的影响进行了研究．结果表明，随着运行时间的增长，该系统内丝状菌大量繁殖，活性污泥沉降性能变差，SVI值升高．随之，膜过滤压差(过滤阻力)平均上升速率有所增加，膜过滤周期缩短．膜过滤压差的“两阶段性(平缓上升期和加速上升期)”变化规律趋于明显，平缓上升期和加速上升期的膜过滤压差上升速率随污泥SVI值的升高分别呈现下降和上升的趋势．污泥沉降性能的变化对膜污染过程产生明显影响．电镜观察表明，污泥沉降性能对膜过滤压差的影响与膜面污染层的结构和厚度有关．     

营养物质对污泥沉降性能的影响及污泥膨胀的控制

采用序批式活性污泥工艺(SBR)处理啤酒废水,研究了N、P营养物质的不同缺乏程度对污泥沉降性能的影响,同时考察了污泥絮体性状和微生物的变化.结果表明,原水BOD₅/N/P为100/5/1、100/5/0.8和100/4/0.8时,污泥沉降性能良好,没有发生膨胀;BOD₅/N/P为100/0.94/0.31、100/2/0.4、100/3/0.6时发生丝状菌污泥膨胀;BOD₅/N/P为100/0.94/1、100/5/0.31、100/5/0.4、100/5/0.6时发生非丝状菌污泥膨胀.缺乏营养物质引起的污泥膨胀,多数情况下补充足够的营养物质后,膨胀可得到控制.提高有机负荷有助于改善污泥的沉降性能.进水N、P营养物质同时缺乏时,可形成直径为2mm～6mm的颗粒污泥.     

低溶解氧和磷缺乏引发的非丝状菌污泥膨胀及控制

针对污泥培养过程中出现的非丝状菌污泥膨胀,分析了发生膨胀后污泥的特征、性状及其降解污染物性能.反应器中低溶解氧浓度（0～0.7mg/L）和低P/BOD₅值(0.78/100) 2种因素共同作用导致污泥膨胀.污泥胞外多聚糖含量越高,污泥憎水性越小,SVI也越高.通过提高溶解氧浓度和P/BOD₅值,可使污泥沉降性能得到恢复.此外,向膨胀污泥中投加多孔填料,在不降低处理效能的情况下,很快使系统免受污泥沉降性能恶化的困扰,而向膨胀污泥中投加强氧化剂NaClO并不能有效控制污泥膨胀.     

以脱水污泥为接种污泥促进好氧污泥颗粒化

以脱水造粒形成的物理颗粒污泥为接种污泥,明显提高了好氧污泥颗粒化速度.研究结果表明：在第20d,接种物理颗粒污泥的R2中90%以上的污泥粒径即大于0.2mm,而接种絮状污泥的R1中只有26.7%.颗粒化过程中,接种物理颗粒污泥的R2中SVI始终小于80mL/g沉降性能良好,第25d时污泥浓度为6300mg/L,而R1为3200mg/L.脱水过程未对污泥活性造成明显影响,培养期间两者COD去除率均大于90%,但培养后期R2中TN的去除率约为70%,明显优于R1的55%,其主要原因为R2中的污泥粒径大于R1.经过5d的曝气剪切后仍有39.8%的物理颗粒污泥大于0.2mm,为颗粒化提供了大量诱导核,同时物理颗粒污泥内部营养传输孔道的形成与EPS的內源消化和反硝化产气有关.