膜生物反应器中EPS对污泥絮体形成的影响及其膜污染特性研究

为了给减缓膜生物反应器(MBR)膜污染提供新思路,对MBR中EPS各组分对污泥聚集性能的影响及其膜污染特性进行研究。通过分析MBR中污泥的聚集性,发现原始污泥的聚集速率常数为0.0151,提取EPS后污泥的聚集速率常数为0.00181,由此可以看出EPS在污泥聚集的过程中起重要作用。为了进一步明确EPS各组分对MBR中污泥聚集性能的影响,利用扩展的DLVO理论研究MBR中EPS及其各组分对污泥聚集性能的影响,发现MBR中EPS里粘液的二级能量最小值大约为-0.94 KT,松散型EPS(LB-EPS)为-2.98 KT,紧密型EPS(TB-EPS)为-3.87 KT,说明TB-EPS在污泥聚集的过程中起重要作用。进一步通过三维荧光光谱及EPS浓度分析,发现EPS各组分浓度及结构的不同导致EPS各组分对污泥聚集性起不同的作用。通过吸附实验、原子力显微镜观察发现EPS各组分的膜污染速率为:上清液<粘液相似文献   

污泥性质对动态膜形成与污染的影响

通过分析胞外聚合物(EPS)、污泥形态特征、相对疏水性(RH)和膜污染阻力分布,研究了不同性质污泥(正常污泥、膨胀污泥)对动态膜(DM)形成和膜污染的影响,结果表明,正常污泥由于较大的污泥粒径和相对疏水性动态膜形成较膨胀污泥快,时间分别为25 min和50 min;动态膜反应器运行中主要阻力为泥饼阻力,正常污泥与膨胀污泥泥饼阻力分别占总阻力的83.91%和94.87%,膨胀污泥由于大量丝状菌的存在显著增加了泥饼阻力;膨胀污泥较正常污泥结构松散,形态极不规则,EPS浓度尤其是多糖浓度高于正常污泥,使膨胀污泥的膜污染程度和速率均高于正常污泥。     

氧化锌纳米颗粒对SBR中活性污泥脱氮性能及硝化细菌丰度的影响

在SBR中添加氧化锌纳米颗粒(ZnO-NPs),研究ZnO-NPs对活性污泥脱氮性能及硝化细菌丰度的影响。结果表明,低浓度(1 mg·L~(-1))ZnO-NPs对活性污泥脱氮性能无影响,高浓度(10、50 mg·L~(-1))ZnO-NPs可抑制活性污泥硝化性能,且对硝化菌活性抑制作用小于亚硝化菌。ZnO-NPs浓度梯度增加至50 mg·L~(-1)较直接投加50 mg·L~(-1)ZnO-NPs对污泥活性抑制作用小。高浓度ZnO-NPs改变活性污泥微生物胞外聚合物(EPS)产量和性质。SBR运行结束时,高浓度ZnONPs的添加导致亚硝化菌相对丰度大幅度减小,而对硝化菌相对丰度影响较小。     

SBR中纳米氧化锌和四环素复合投加系统对污泥胞外聚合物的影响

为研究氧化锌纳米颗粒(ZnO-NPs)和四环素(TC)对SBR系统内活性污泥胞外聚合物(EPS)特性的响应变化,在模拟室外光照条件下,考察了递增浓度ZnO-NPs和TC单独或复合投加方式下对EPS中蛋白质和多糖的影响。结果表明:ZnO-NPs、TC和复合投加系统中EPS的蛋白质含量均明显高于多糖,在各系统中,低浓度的投加量对蛋白质和多糖的含量改变无明显影响;随着浓度的递增和反应周期的延长,相比于空白组,ZnO-NPs系统中的蛋白质和多糖含量分别下降了33.58%和64.75%;TC和复合投加系统中蛋白质含量分别升高了57.86%、68.58%,多糖含量分别下降了43.60%和40.38%,且2个系统蛋白质和多糖含量变化趋势相似,因此,判断复合投加系统可能受TC影响较大。FT-IR分析显示,ZnO-NPs、TC和复合投加系统主要对EPS中蛋白质和多糖中的—OH、—NH_2、C==O、C—OH及C—O产生影响。3DEEM分析表明,EPS中蛋白质基团受到主要影响。该研究可为纳米颗粒和抗生素共存情况下对污泥EPS的影响提供依据。     

季铵盐改性聚偏氟乙烯膜抗污染性能及其对厌氧膜生物反应器微生物的潜在影响研究

将季铵盐(QAC)改性聚偏氟乙烯(PVDF)膜运用于厌氧膜生物反应器(AnMBR),评估了其抗污染性能,探讨了厌氧微生物在QAC/PVDF膜上短期暴露时的活性变化情况。结果表明,QAC/PVDF膜在AnMBR中清洗周期较长,说明QAC/PVDF膜可延缓AnMBR的膜污染形成;将厌氧微生物短期暴露于QAC/PVDF膜的环境中,QAC/PVDF膜对厌氧生物处理相关酶活性影响较小,不会引起厌氧微生物细胞破损或产甲烷性能下降。但随着直接接触的QAC浓度上升,厌氧微生物细胞破损比例上升,相关酶活性和产甲烷性能下降。     

不同状态下的同一污泥胞外聚合物提取方法研究

以由厌氧污泥向好氧污泥转变前后2种不同状态下的污泥为研究对象,采用5种不同方法对污泥胞外聚合物(EPS)进行了提取实验。实验结果表明,NaOH法提取的EPS含量最高,但会导致胞内物质泄漏。CER和离心提取法较温和,但EPS产量不高。甲醛-NaOH和H2SO4法提取的EPS含量较高,且无大量细胞自溶发生,是有效的EPS提取方法。厌氧污泥转变为好氧污泥后蛋白质/多糖(PN/PS)比例有所增加,表明EPS各组分含量发生改变。红外分析表明厌氧污泥转变为好氧污泥前后EPS中主要组成成分没有发生改变,但各成分含量有所增加,特征明显的峰表明EPS中存在蛋白质、多聚糖。     

生物制剂对MBR中无纺布膜组件过滤性能的影响

研究了生物制剂对浸渍式膜生物反应器(submerged membrane bioreactor,SMBR)中聚丙烯无纺布(non-wov-en fabric,NWF)膜组件过滤性能的影响。结果表明,能减少膜组件表面附着污泥胞外聚合物(extra-cellular polymeric sub-stances,EPS)的含量及污泥的沉积,减缓膜通量的衰减速率和膜污染,无纺布膜组件的过滤性能得到明显改善,表现出一定的耐污染性。生物制剂能改善污泥的沉降性能,有效防止污泥膨胀;对MBR的COD去除率基本没有影响,但略微增大了处理水的浊度。     

SRT对MBR污泥性质的影响

以浸没式膜-生物反应器(SMBR)处理模拟赖氨酸废水为研究体系,考察SRT在10、20和40 d条件下,SMBR中的胞外聚合物(EPS)组分和含量、污泥沉降性能和污泥相对疏水性等污泥性质的变化及其对膜污染的影响。结果表明,随着SRT的延长,混合液中EPS总量呈递减趋势,TBEPS中蛋白质与多糖的比值呈上升趋势,污泥的沉降性能变差,相对疏水性增强;膜通量下降速率变大,膜污染加重。污泥性质与膜污染的相关性表明,膜污染与蛋白质和多糖的比值、污泥沉降性能和相对疏水性呈正相关关系,而与EPS呈负相关关系。     

A/O-MBR中MLSS浓度对污泥性能及膜通量的影响

采用国产聚丙烯中空纤维帘式膜组件,进行了A/O-MBR系统处理生活污水的实验研究,主要探讨了系统中污泥浓度(MLSS)与膜通量变化过程的关系。实验结果表明,MLSS由3 805 mg/L升高到6 912 mg/L时,污泥混合液胞外聚合物(EPS)由43 mg/g VSS增加到81 mg/g VSS,EPS中多糖与蛋白质的比例从0.87增加到1.08。同时,污泥相对疏水性(RH)的降低与Zeta电位的升高也在一定程度上共同促进了膜污染速率的上升。实验条件下,当运行时间为60 d左右,MLSS升高至6 200 mg/L时,跨膜压差上升迅速,膜组件清洗周期由初始的22 d缩短为11 d。A/O-MBR中由于MLSS浓度变化而导致的活性污泥混合液特性的变化,是影响膜通量变化的重要原因。     

厌氧动态膜生物反应器中动态膜形成及其运行周期的影响因素分析

为探究影响厌氧动态膜生物反应器(AnDMBR)稳定运行的因素,选用不锈钢网为基材构建AnDMBR并用于处理生活污水,着重考察了不锈钢网孔径(200、300和500目)、混合液污泥浓度及膜通量对AnDMBR成膜及运行周期的影响。结果表明:不锈钢网的目数越大,动态膜形成越快,但运行周期较短;低污泥浓度成膜时间较慢,但运行周期较长;污泥胞外多聚物(EPS)对动态膜的形成及运行周期影响较大,EPS越高,动态膜形成越快,但动态膜堵塞越严重;高通量更容易导致动态膜堵塞。选用300目的不锈钢网,在污泥浓度为2 000 mg·L~(-1),通量为32 L·(m~2·h)~(-1)的条件下开展的连续实验表明,AnDMBR稳定运行周期可达240 h。清洗实验结果表明离线清洗方式更适用于动态膜的清除。     

膜-生物反应器处理超市废水中污泥性质与膜污染关系分析

在以处理超市废水实际工程的基础上,通过对污泥性质中的胞外聚合物(EPS)、溶解性微生物产物(SMPs)、溶解性COD(SCOD)和污泥浓度(MLSS)变化的分析,得出EPS积累的原因是多方面的,而EPS的过度积累对沉降性能有一定的恶化作用;此外,EPS与SMPs有很好的相关性.作者采用SPSS软件对污泥性质与膜污染之间...     

厌氧、好氧、厌氧/好氧交替状态对活性污泥性质的影响

实验采用活性污泥处理模拟印染废水,研究厌氧、好氧、厌氧/好氧交替3种条件对活性污泥性质的影响。3种实验条件下,污泥沉降比(SV%)均基本保持在18%~25%之间,污泥容积指数(SVI)保持在62~66 m L/g之间。活性污泥混合液中胞外聚合物(EPS)除EPSB-蛋白质浓度持续升高外,其余形式均呈现积累、达到最大值后下降的趋势,其中厌氧/好氧交替条件下EPS浓度最高而好氧条件下最小。在整个实验期间,活性污泥的脱氢酶活性基本呈上升状态,在厌氧/好氧间歇曝气条件下脱氢酶活性最高、好氧条件次之、厌氧条件最低,最终3种条件下的脱氢酶活性分别为31.27、26.63和24.37 mg/(g·h)。活性污泥中ATP浓度基本呈现先增加后减小、再趋于稳定的变化趋势。实验结果表明,活性污泥表观产率系数顺序是好氧厌氧厌氧/好氧交替运行,厌氧/好氧交替实现了系统内污泥减量,微生物的产率系数和能量状态密切相关。脱氢酶活性对污染物的降解影响明显,而实验条件下微生物能量状态和污泥减量并不对污染物降解产生影响。     

土霉素对剩余污泥中温厌氧消化的短期和长期影响

在中温(35℃)条件下,考察了土霉素(OTC)对剩余污泥厌氧消化的短期和长期影响。在短期影响实验中,采用间歇实验装置研究了OTC浓度为5、50和500 mg/L时对累计甲烷产气量的影响。结果表明,50 mg/L的OTC短期暴露下中温厌氧消化污泥的产甲烷活性会受到急性抑制,但经过141 h的驯化后系统能够恢复产气,表明中温厌氧污泥经过驯化后,可处理含高浓度OTC的剩余污泥。采用完全混合反应器进行了为期230 d的OTC长期影响实验,反应器进泥中OTC浓度从0 mg/L逐步提高为40、200和1 000 mg/L,通过定期监测产气量、甲烷含量和挥发性脂肪酸等指标来表征反应器的运行状况。当OTC浓度≤200 mg/L时系统产气量和气体中甲烷含量稳定并且消化液中挥发性脂肪酸未出现累积,表明厌氧系统未受到影响。但在OTC浓度为1 000 mg/L时运行43 d(2个污泥停留时间)后,污泥中发酵产酸细菌类群代谢活性受到抑制,导致系统产气量下降。上述结果表明,经过驯化,中温厌氧消化系统可处理OTC浓度≤200 mg/L的剩余污泥。     

高铁酸钾预处理对活性污泥脱水性能的影响

通过投入不同剂量的高铁酸钾于剩余活性污泥中,研究其对污泥絮体性质和脱水性能的影响作用。污泥絮体性质的研究包括絮体粒径的变化以及污泥EPS含量的变化。脱水性能的研究包括过滤脱水性能(以CST表征)以及脱水程度(离心泥饼含固率)。实验结果表明,高铁酸钾的强氧化性可以破坏污泥絮体结构,提高污泥的机械脱水程度;但同时污泥EPS含量增加,对污泥过滤脱水性能有负面影响。高铁酸钾氧化分解生成的Fe(OH)3具有絮凝能力,可以使污泥颗粒重新絮凝;而其混凝作用可以破坏污泥细胞的稳定性,提高污泥的沉降性能。     

在线超声对流化床膜生物反应器污泥混合液性能影响的研究

在流化床膜生物反应器中引入在线超声辐射来控制膜污染,超声功率为300 W、频率分别为中频(50 kHz)和中低频(50 kHz和25 kHz)混合频率,考察了在线超声对反应器内混合液性能的影响及对膜污染的控制效果。结果表明,中频超声辐射不会对反应器内混合液的污泥浓度和粘度产生显著影响,而中低频超声辐射会降低混合液的污泥浓度并造成混合液粘度的升高。2种频率的超声辐射对污泥混合液的过滤性能和污泥活性都有一定的改善作用。连续运行26 d和29d后,在中频和中低频超声辐射的作用下,超声流化床膜生物反应器比普通流化床膜生物反应器的跨膜压差分别低8 kPa和14 kPa,说明2种频率的在线超声均可显著延缓膜污染。     

膜污染状态下的胞外聚合物、细菌数量及微生物群落结构研究

研究了膜污染状态下膜生物反应器(MBR)中混合液污泥和膜丝表面污泥的胞外聚合物(EPS)含量、细菌数量以及微生物种群结构的情况。结果表明:EPS主要由蛋白质组成,膜丝表面污泥中的EPS含量较高,高达68.3mg/g;MBR污泥中细菌的数量级基本达109个/g,其中膜丝表面污泥细菌数量较高;MBR混合液污泥和膜丝表面污泥微生物群落的Shannon-Weaver指数分别为2.639和2.303,两者微生物群落结构的相似性系数达到0.833,两者的优势菌均为黄色单胞菌,变形杆菌门和拟杆菌门是膜丝表面种类较多的菌群,可能与膜污染有密切的联系。深入分析膜污染形成原因和过程,对膜污染的防治具有重要的意义。     

废水生物处理领域中胞外聚合物的研究进展

胞外聚合物(EPS)是活性污泥的主要组成部分,可影响污泥的表面特性(污泥混合液疏水性和Zeta电位等)、生物絮凝、沉降及脱水等性能.就近年来国内外对EPS空间结构、组成成分、物理化学性质等方面的研究进行了归纳,并结合相关学者的研究成果,综述了EPS在生物膜形成、污泥颗粒化、重金属吸附、生物除磷、膜污染等废水生物处理领域中的研究进展.     

基因工程菌厌氧膜生物反应器中膜污染的研究

应用基因工程菌Escherichia coli JM109与厌氧管式膜生物反应器结合,处理模拟染料废水。利用膜截留防止Escherichia coli JM109流失,厌氧膜生物反应器中Escherichia coli JM109可以达到20 g/L左右。在高菌体浓度下,测定了管式膜截留高浓度基因工程菌的临界通量,描述了在低于和高于临界通量条件下透膜压力(TMP)变化情况。考察了错流速度对膜污染的影响。分析了基因工程菌的胞外聚合物(EPS)代谢特性,试验结果为特殊菌与膜过程结合提供了膜污染控制的借鉴。     

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。     

在线超声作用下流化床膜生物反应器的膜污染机制

在流化床膜生物反应器中引用在线超声技术来控制膜污染，考察了在线超声对污泥混合液特性的影响，探讨了在线超声作用下的膜污染机制。结果表明：在线超声流化床膜生物反应器的跨膜压差（TMP）增长速度明显慢于普通流化床膜生物反应器，可延长膜清洗周期约51％。在线超声作用下，污泥平均粒径降低约70μm，污泥胞外聚合物（EPS）含量增加（14±5）mg／g，混合液溶解性微生物产物（SMP）有所降低；同时，在线超声使得污泥浓度和混合液粘度降低，从而改善了混合液的过滤性，有助于膜污染的控制。分析表明，在线超声能够减少膜表面不可逆污染的发生，膜的主要污染机制为泥饼层污染。