水稻秸秆制备微生物絮凝剂及改善污泥脱水性能的研究

采用水稻秸秆制备微生物絮凝剂,研究了微生物絮凝剂对污泥脱水性能的影响,并通过响应面分析法优化了微生物絮凝剂与聚合氯化铝(Polyaluminum chloride,PAC)复配改善污泥脱水性能的过程.结果表明,制备微生物絮凝剂的最佳条件为:800mL蒸馏水、200mL水稻秸秆酸解液、4g K_2HPO_4、2g KH_2PO_4、0.2g MgSO_4、0.1g NaCl、2g尿素,在此条件下,微生物絮凝剂产量达0.96g/L.保持原污泥pH值,当微生物絮凝剂投加量为12mg/L,干污泥量(DS)较原污泥提高了59.5%,污泥比阻(SRF)降低了53.6%,表明经微生物絮凝剂絮凝处理,污泥脱水性能显著改善.保持原污泥pH值,当PAC投加量为3g/L,干污泥量(DS)为16.4%,高于原污泥的13.2%,污泥比阻为(SRF)5.4×1012m/kg,低于原污泥的11.3×10~12m/kg,说明PAC对污泥脱水性能有着明显的改善作用.响应面分析结果显示,污泥脱水最佳条件为微生物絮凝剂8.1mg/L、PAC 1.9g/L、pH值8.0,相应DS和SRF分别为24.1%和3.0×10~(12)m/kg.实际污泥脱水工程中,污泥pH往往不进行调节,保持原污泥pH=6.4条件下,DS和SRF分别为23.6%和3.2×10~(12)m/kg,均优于单独采用微生物絮凝剂和PAC时的污泥脱水效果.     

磁性壳聚糖改善污泥脱水性能的研究

采用天然壳聚糖为原料,戊二醛为交联剂,Fe₃O₄为磁核制备磁性壳聚糖,以改善污泥脱水性能.考察了磁性壳聚糖投加量、污泥pH值、调理时间对磁性壳聚糖改善污泥脱水性能的影响,探讨了磁性壳聚糖的作用机理,并通过响应面法研究了磁性壳聚糖和CPAM复配处理污泥对污泥脱水性能的影响.结果表明,保持污泥pH值为6.8时,经20mg/L的磁性壳聚糖调理30min后,污泥比阻（SRF）和含水率（MC）分别由原污泥的13.8×10¹²m/kg和98.7%降低至4.8×10¹²m/kg和75.5%,说明磁性壳聚糖明显改善了污泥脱水性能.响应面实验所拟合的响应值为污泥SRF的二次模型P（Prob>F）<0.05、R²=0.98>0.90,响应值为污泥MC的二次模型P（Prob>F）<0.05、R²=0.95>0.90,表明模型显著,且实验设定变量之间的相关性较好.根据响应值的分布情况,确定污泥脱水的最佳条件为磁性壳聚糖18mg/L、CPAM26mg/L、调理时间27min,相应SRF和MC分别为3.3×10¹²m/kg和59.5%,污泥脱水效果较单独采用磁性壳聚糖或CPAM时得到了明显的提高.     

屠宰废水制备微生物絮凝剂及改善污泥脱水性能的研究

选取红平红球菌利用屠宰废水生产微生物絮凝剂,以化学调理剂为对比,研究了微生物絮凝剂作用于污泥的脱水效果,并通过响应面分析法(RSM),对聚合氯化铝(PAC)与红平红球菌生产的微生物絮凝剂复配改善污泥脱水性能的过程进行了优化.结果表明,在最佳投加量12g/(kgDS)和pH值7.5条件下,经过微生物絮凝剂调理后,干污泥含量(DS)和污泥比阻(SRF)分别达到19.8%和4.6×10~(12)m/kg,明显优于Al_3(SO_4)_2和FeCl_3作为调理剂时的污泥脱水效果,略劣于PAC和PAM,其中PAC作为污泥调理剂时,DS和SRF分别达到20.1%和4.5×10~(12)m/kg.响应面实验设定的响应值分别为DS和SRF,所拟合的关于DS和SRF的二次模型决定系数(R2)分别为0.9545和0.9776,表明拟合情况良好.根据响应值的分布情况,确定污泥脱水的最佳条件为微生物絮凝剂10.5g/(kgDS)、PAC12.4g/(kgDS)、pH值7.5,相应DS和SRF分别为24.1%和3.0×10~(12)m/kg.实际工程中,污泥脱水过程的pH值往往不进行调节,在保持原污泥pH值6.4条件下,DS和SRF分别为23.6%和3.2×10~(12)m/kg,污泥脱水效果较单独采用微生物絮凝剂或PAC时得到了明显的提高.     

玉米秸秆生物炭改善污泥脱水性能

本实验以玉米秸秆为原料,制备了生物炭和AlCl₃改性生物炭,研究了2种生物炭分别调理污泥后的脱水效果,并探讨了污泥脱水性能的改善机理.结果表明,经过2种生物炭调理后,污泥比阻（SRF）、泥饼含水率（MC）、污泥沉降体积指数（SV₃₀）、毛细抽吸时间（CST）均下降,污泥净产率（Y_N）升高,说明污泥脱水性能得到了改善,且AlCl₃改性生物炭对污泥脱水性能的改善效果明显优于生物炭.当AlCl₃（溶液浓度3mol/L）改性生物炭的用量为3g/L时,调理后的污泥SRF,MC,SV₃₀,CST分别降低至1.3×10¹²m/kg,81.9%,78.6%,35s,Y_N增加至17.8kg/（m²·h）.分析原因：一方面,经过生物炭调理后,泥饼中会形成一定的骨架结构,使得污泥中的水和EPS能够更容易地释放;另一方面,经过AlCl₃改性后,改性生物炭携带的正电荷（Al³⁺）能够与污泥颗粒所带的负电荷发生电中和作用,使得污泥颗粒更容易聚集,从而提高污泥的脱水效果.     

石英砂提高城市污泥生物沥浸效率主导因素分析

通过摇瓶实验探究石英砂提高城市污泥生物沥浸效率的主导因素.结果表明,在0~72h内,生物菌液酸化效应在提高污泥脱水性能中占据主导作用;在72h之后,次生矿物的形成对提高污泥脱水性能的贡献率超过生物菌液.随着生物沥浸持续进行,石英砂诱导次生矿物产量逐渐增加,次生矿物在生物菌液酸化效应基础上进一步强化污泥脱水性能.在二者耦合作用下,城市污泥比阻（SRF）从初始的17.13×10¹²m/kg下降至48h时的最低值3.56×10¹²m/kg.然而,生物菌液和次生矿物单独作用时,SRF降到最低值均需72h,且最低SRF分别为3.89×10¹²和4.77×10¹²m/kg.可见,二者耦合作用在进一步改善污泥脱水性能以及缩短生物沥浸时间方面都有明显的优势.     

生物淋滤中硫粉对污泥EPS组分和脱水性的影响

为探讨生物淋滤过程中污泥的脱水性能及其与胞外聚合物（EPS）中蛋白质（PN）、多糖（PS）的关系,以硫粉（S⁰）作为底物,设计了不同S⁰投量（0,2,4,6,8g/L）+10%接种物的实验组进行10d淋滤实验.结果表明：溶解态PN、PS含量和污泥比阻（SRF）在淋滤0~2d降低,之后呈上升趋势,结合态PN、PS含量在淋滤0~8d呈下降趋势,之后略微上升,且S⁰投加量越大,上述变化趋势越明显.统计结果发现,SRF与溶解态PN、PS有显著的正相关性（R=0.861、0.875,P<0.01）.说明不同S⁰投加量导致溶解态PN、PS含量变化从而影响了污泥脱水性能,其中溶解态PS的变化对污泥脱水性能作用更大.S⁰投量为8g/L、淋滤时间为2d时,污泥脱水效果最佳,S⁰投量为2g/L、淋滤时间6d效果次之,SRF分别比原污泥降低58%和54%,又由于后者重金属去除率高于前者,推荐S⁰ 2g/L,温度30℃,淋滤时间6d,pH值降至2.66为最适工艺条件.     

污泥预处理对微生物絮凝剂制备及性能的影响

试验研究了不同污泥预处理方法对微生物絮凝剂的制备及其絮凝性能的影响.结果表明,污泥经碱热预处理后释放的有机物质量最大,SCOD/TCOD可达到0.56.以碱热预处理污泥作为基质制备的微生物絮凝剂,其产量为2.3 g·L-1,高于热预处理的1.6 g·L-1,酸热预处理的0.6 g·L-1,以及未接种污泥絮凝剂的18 mg·L-1.采用响应面分析法对碱热预处理污泥制备的微生物絮凝剂与PAM复配改善污泥脱水的过程进行了优化,实验分别拟合了关于污泥比阻(SRF)和干污泥量(DS)的二次模型,决定系数(R2)分别为0.9057和0.9171,表明拟合情况良好.实验中最佳的污泥脱水条件为微生物絮凝剂投加量12.6 g·kg-1,PAM投加量1.0 g·kg-1,Ca Cl2投加量59.7 mg·L-1,p H值6.7,搅拌速度185r·min-1.在此条件下,DS和SRF分别为29.1%和2.2×1012m·kg-1,表明碱热预处理污泥制备的微生物絮凝剂与PAM的联合使用有助于改善污泥脱水性能.     

有机质组分对发酵工业污泥脱水性能的影响

该研究选取了味精、柠檬酸、酱油、食醋、赖氨酸和酵母 6 种典型生物发酵制品工业的废水污泥,开展了污泥有机质（VS/TS）、流变特性、胞外聚合物（EPS）与污泥脱水性能的分析及相关性研究。结果表明,发酵工业的剩余污泥 VS/TS 为 62.22%～82.53%,脱水性能差异较大,酵母和柠檬酸污泥的脱水性能最差,毛细吸水时间（CST）分别高达(259.44±9.87) s和(251.71±8.85) s,污泥比阻（SRF）分别为（3.85±0.21）×10⁽¹⁴⁾m/kg和（2.61±0.17）×10(14)m/kg和（2.61±0.17）×10⁽¹⁴⁾m/kg,其次为食醋和味精污泥;不同污泥的初始表观黏度（剪切速率10 s(14)m/kg,其次为食醋和味精污泥;不同污泥的初始表观黏度（剪切速率10 s^(-1)）相比极限表观黏度（剪切速率300 s(-1)）相比极限表观黏度（剪切速率300 s^(-1)）的差异更大,但都与CST和SRF成极显著正相关,说明发酵工业的污泥为黏度值越大污泥脱水性能越差。然而CST、SRF、污泥黏度等都与污泥的VS/TS成反比,与市政污泥结果相反。污泥 EPS 中有机质组分分析结果表明,除赖氨酸污泥外的其他污泥有机组分总量均为蛋白质>多糖>腐殖酸,酵母和柠檬酸污泥的蛋白质总量分别达(624.96±24.08) mg/(gTS)和(361.30±3.11) mg/(gTS),赖氨酸污泥的多糖总量高达(361.59±11.60) mg/(gTS);蛋白质在污泥各 EPS 层的含量分布均为 TB-EPS>Slime-EPS>LB-EPS,且近 50% 的蛋白质和多糖分布在 TB-EPS 层中;从荧光光谱的分析来看,色氨酸类蛋白质在各 EPS 中占比最大,是主要蛋白类物质。脱水性能的相关性分析表明,污泥中腐殖酸及蛋白质组分与黏度、CST 和 SRF 均成显著正相关,蛋白质对污泥黏度和脱水性能的影响比腐殖酸更大,Slime-EPS 和 LB-EPS 层的蛋白质含量对污泥脱水性能的影响更显著。     

微生物絮凝剂改善污泥脱水性能的研究

从活性污泥中筛选出一株微生物絮凝剂产生菌,该菌在优化培养条件下所产微生物絮凝剂命名为M-127。将M-127用于污泥脱水,并与聚丙烯酰胺、聚合氯化铝以及硫酸铝进行脱水效果对比。试验结果表明,M-127投加量为2mg/L时,污泥沉降性能得到明显改善;该絮凝剂用于污泥脱水的最佳条件是:40mg/LM-127,pH=6.5;在此条件下污泥比阻(SSR)可降至4.71×1010m/kg,脱水率可达96.3%,效果优于PAC、PAM以及Al(2SO)43。     

克雷伯氏菌生产絮凝剂M-C11的培养优化及其在污泥脱水中的应用

从活性污泥中筛选分离得到可产生微生物絮凝剂的克雷伯氏菌C11,对微生物絮凝剂M-C11的培养基碳源、氮源、无机盐等条件进行优化.探讨将微生物絮凝剂应用于活性污泥脱水时,pH、CaCl2投加量、M-C11投加量等因素对污泥脱水效果的影响,并与常规化学絮凝剂的调理效果对比分析.结果表明,絮凝剂M-C11生产的最优培养条件:30 g·L-1葡萄糖、2g·L-1NaNO3、0.5 g·L-1MgSO4分别作培养基碳源、氮源、无机盐,在37℃,150 r·min-1振荡培养48 h,絮凝活性高达91.70%.M-C11在pH为4~8、温度为20~60℃的范围内具有良好的絮凝稳定性.克雷伯氏菌产絮凝剂M-C11应用于调理污泥脱水,在pH为6、3 mL M-C11、4 mL CaCl2(1%)的最佳投加组合下,调理后污泥比阻(SRF)和含水率分别由原泥的11.64×1012m·kg-1和98.86%,降低至4.66×1012m·kg-1和83.74%,调理后的污泥脱水效果显著优于硫酸铝、聚合氯化铝(PAC)等无机絮凝剂.微生物絮凝剂具有成本低廉、易生物降解、无二次污染等优点,且对污泥pH、盐度等条件具有良好的适应性,可作为新型高效的污泥脱水调理剂.     

Optimized production of a novel bioflocculant M-C11 by Klebsiella sp. and its application in sludge dewatering

The optimized production of a novel bioflocculant M-C11 produced by Klebsiella sp. and its application in sludge dewatering were investigated. The optimal medium carbon source,nitrogen source, metal ion, initial pH and culture temperature for the bioflocculant production were glucose, NaNO3, MgSO4, and pH 7.0 and 25°C, respectively. A compositional analysis indicated that the purified M-C11 consisted of 91.2% sugar, 4.6% protein and 3.9% nucleic acids（m/m）. A Fourier transform infrared spectrum confirmed the presence of carboxyl, hydroxyl,methoxyl and amino groups. The microbial flocculant exhibited excellent pH and thermal stability in a kaolin suspension over a pH range of 4.0 to 8.0 and a temperature range of 20 to 60°C.The optimum bioflocculating activity was observed as 92.37% for 2.56 mL M-C11 and 0.37 g/L CaCl2 dosages using response surface methodology. The sludge resistance in filtration（SRF）decreased from 11.6 × 1012 to 4.7 × 1012m/kg, which indicated that the sludge dewaterability was remarkably enhanced by the bioflocculant conditioning. The sludge dewatering performance conditioned by M-C11 was more efficient than that of inorganic flocculating reagents,such as aluminum sulfate and polymeric aluminum chloride. The bioflocculant has advantages over traditional sludge conditioners due to its lower cost, benign biodegradability and negligible secondary pollution. In addition, the bioflocculant was favorably adapted to the specific sludge pH and salinity.     

淀粉废水生产微生物絮凝剂及发酵动力学特征

以淀粉生产废水为原料制备微生物絮凝剂,考察了外加磷酸盐、氮源对微生物絮凝剂产量和絮凝活性的影响,分析了絮凝菌的生长与代谢特征,检测了发酵过程中pH值、COD、氨氮、及总磷的变化规律,分别利用Logistic和Luedeking-Piret模型对絮凝菌生长和代谢产物生成的动力学过程进行了拟合,并探索了微生物絮凝剂对淀粉废水的絮凝沉降性能.结果表明,外加6g/L的磷酸盐（K2HPO4：KH2PO4=2：1,w/w）和2g/L的尿素,所制备微生物絮凝剂的产量和絮凝活性分别显著提高至0.96g/L和92.8%.在对数生长期,菌体干重、细胞浓度OD₆₀₀和菌落数分别迅速增加至1.58g/L、0.86和5.3×10⁷cfu/mL,淀粉废水培养基的COD、氨氮、总磷分别由7836、975、712mg/L迅速降低至1736、188、146mg/L. 絮凝菌发酵结束后,发酵培养基的pH值由6.8略降至6.5.絮凝菌代谢获得的微生物絮凝剂中多糖含量为96.2%,基本不含蛋白质.Logistic和Luedeking-Piret模型的拟合结果能够较好地描述絮凝菌生长和代谢产物生成的动力学过程.此外,本实验制备的微生物絮凝剂在投加量为30mg/L时,能够去除淀粉废水中48.6%的COD和71.9%的浊度.     

分子生物学技术在水处理中的应用研究进展

利用现代分子生物学技术对微生物进行分析和研究,以解决传统微生物分析成本高、速度慢、准确度较低和灵敏度较差等缺点。介绍分子生物学技术在水处理中的应用现状,并对未来发展方向提出建议。目前分子生物学技术在供水工程中主要用于水中细菌、病毒、原生动物、蠕虫等病原微生物的快速检测以及管网微生物种群的分析,在污水处理中主要用于脱氮除磷过程菌群数量和空间分布的剖析、污泥膨胀成因分析以及监测微生物种群多样性来优化处理工艺。分子生物学技术的深入研究将进一步促进水行业的发展。     

非离子表面活性剂对污泥调理脱水效果的影响

现有污泥脱水技术仅使污泥含水率降到80%左右,难以满足日益严格的污泥处置要求.以污泥比阻（SRF）、脱水率为考察指标,比较了两大类非离子型表面活性剂（辛基酚聚氧乙烯醚OPEO型和烷基糖苷APG）对剩余污泥的脱水效果,并对原泥及调理后污泥进行了显微观察.结果表明,非离子表面活性剂可使污泥絮体粒径变小,不规则程度降低,改善了污泥的脱水性能,而且烷基糖苷APG脱水效果优于OPEO型.APG投加量为0.05%干固体时,污泥比阻即可降低到原泥的42%,脱水率可达到93%.以烷基糖苷APG为调理剂进行板框脱水实验,结果表明,当APG投加量为0.05%干固体时,脱水泥饼含水率比原泥脱水泥饼含水率低约10%,脱水率可达到97%.本研究为APG应用于污泥脱水,改善污泥脱水性能提供一些参考.