不同絮凝剂对活性污泥特性及除污效能的影响研究

为了研究絮凝剂对污泥特性及除污效能的作用结果,考察了SBR反应器中投加聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)和阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)对污泥特性及COD、NH_4~+-N和TP去除效果的影响。结果表明:投加10 mg/L PAC会导致活性污泥沉降性能变差,降低了微生物对污染物质的分解能力;投加0.1 mg/L CPAM和10 mg/L PFS能够改善活性污泥菌胶团和絮体结构,使得活性污泥的吸附效能和沉降性增强。     

生物炭对活性污泥中SMP和EPS的组成及脱氮除磷的影响

采用SBR工艺,研究不同生物质原料制成的生物炭粉末对活性污泥中的溶解性微生物产物（SMP）、胞外聚合物（EPS）的组成[蛋白质（PN）、多糖（PS）]及其含量的影响;分析活性污泥MLVSS/MLSS的变化以及污水氮、磷的含量。结果表明:添加的生物炭起到连接污泥絮体的作用,菌胶团尺寸增大,污泥中微生物量明显增多。添加生物炭的活性污泥溶解性微生物产物（SMP）中蛋白质的含量减少了62.3%~76.6%。胞外聚合物（EPS）中蛋白质的含量增加了17.8%~32.8%,含有更多的氨基酸或蛋白质中的色氨酸、酪氨酸以及苯丙氨酸。猪粪生物炭（PMB）对活性污泥影响最大,污泥EPS的冻干物中含有更多的芳香族化合物及核酸类物质。添加生物炭后,活性污泥对氮的转化效率提高,氨氮更快地转化为亚硝态氮并使其达到较高的浓度,并且对磷也有更好的去除效果。     

低温时污泥膨胀对MBR中膜污染的影响

通过一体式膜生物反应装置考察了在低温条件下发生污泥膨胀过程中反应器的运行效果和膜污染的情况,并从微生物角度分析了引起膜污染的因素.结果表明,低温时COD上清液和出水平均去除率分别为85%和92%,发生丝状菌污泥膨胀后去除率变化不大.MBR中丝状菌污泥膨胀形成的过程中,污泥沉降性变差,丝状菌丰度（FI）由2增加到5,丝状菌伸出絮体形成网状结构.低温时膜操作压力随时间呈直线变化,膜组件的水力清洗周期为15 d.在丝状菌大量繁殖时缩短到7 d,膜污染严重.通过测定活性污泥的特性,发现膨胀污泥的胞外聚合物（EPS）总量是正常污泥的3倍,污泥絮体相对疏水性（RH）随FI的提高而增大.EPS和RH增大后会引起更多物质沉积到膜表面,使膜污染速率提高,膜的运行周期变短.进一步的分析表明,混合液粘度、Zeta电位、污泥絮体形态也是影响膜污染的因素.     

城市污水处理厂活性污泥的表面形态和微观结构研究

使用光学显微镜、电子显微镜和激光粒度分析仪考察了某城市污水处理厂中活性污泥的表面形态和微观结构。结果显示:该活性污泥中菌胶团结构致密,数量多,形状不规则,部分丝状细菌从絮状污泥结构中伸出,连接着不同的污泥絮体;污泥中原生动物数量较多,种类丰富,并生长有少量微型后生动物;电子显微镜观察显示出活性污泥主要由数量众多的细菌和有机质等组成,其中球状细菌在微生物类群中占据主导地位;粒径为100μm的活性污泥絮体所占比例最大,达到7.6%。     

纳米磁粉协同解偶联剂作用下活性污泥性能的研究

为了促进解偶联剂作用下活性污泥减量化效果及污泥沉降性能,本研究在序批式活性污泥工艺的设施中同时添加解偶联剂和纳米磁粉,分析其协同作用下对活性污泥性能产生的影响.研究发现2,4,5-三氯苯酚(TCP)单独作用下污泥减量达41%,但活性污泥基质降解性能及沉降性能降低,而纳米磁粉与TCP联合作用下污泥减量仍达34%,且对C、N、P去除效能和污泥沉降性能均无明显影响.运行31 d后,脱氢酶活性提高10%～18%,且具有一定的时间累积效应;在光学显微镜下观察可发现污泥絮体结构紧实,原生动物和后生动物种类和数量增多.结果还表明,在活性污泥工艺中运用纳米磁粉与TCP协同作用可抑制剩余污泥的产生,并能提高活性污泥系统的运行效能.     

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 K₂HPO₄、2g KH₂PO₄、0.2g MgSO₄、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11.3×10¹²m/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3.0×10¹²m/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3.2×10¹²m/kg,均优于单独采用微生物絮凝剂和PAC时的污泥脱水效果.     

不同反应条件对污泥水热碳化脱水性能的影响

随着城市化进程的加快,我国剩余活性污泥的产生量逐年增加,活性污泥中的胞外聚合物EPS含黏性蛋白类物质并高度亲水,因此破坏污泥絮体、释放和水解黏性有机物是改善污泥脱水性能的有效途径。通过分析水热碳化调理前后污泥比阻(SRF)、黏度(μ)、絮体形态特征及上清液的理化性质,考察了温度、时间以及促进剂Fe_2(SO_4)_3对水热碳化污泥脱水性能的影响。结果表明:反应温度为220℃、反应时间为2 h、Fe_2(SO_4)_3浓度为0. 5 mol/L时的水热碳化处理,污泥的脱水性能最好,比阻和黏度分别比对照组降低了97. 7%和98. 7%。水热碳化的高温高压环境破坏了污泥的絮体,使污泥胶体结构的内聚力降低,污泥的脱水性能得到改善。     

活性污泥絮体的分形结构分析

通过小角光散射(small-angle light scattering,SALS)实验确定出活性污泥絮体的分形区域,对絮体粒径分布进行了拟合分析,采用原子力显微镜(AFM)和激光共聚焦扫描显微镜(CLSM)对絮体在不同尺度下的形貌进行了观测.结果显示,污泥絮体是由一系列的絮团结合而成,絮体表面凹凸不平,有各种"孔洞","缝隙",絮体内部存在一系列的孔隙.较大尺度的絮体同时存在多种孔道结构,构成絮体中营养物和水流的运输通道;污泥絮体在0.5～50μm之间具有明显的分形结构,表明活性污泥絮体在较小的粒径时已经具有一定的分形特征,活性污泥的粒度分布属于Gamma分布方式,证明污泥絮体的成长过程是一种絮团-絮团的凝聚过程.     

投加粉末活性炭对一体式膜-生物反应器膜污染的影响研究

通过试验考察了粉末活性炭（PAC）对一体式膜-生物反应器中膜污染的影响．在2种类型的污泥（膨胀污泥和非膨胀）中，投加适量PAC可以减轻膜污染，表现为临界膜通量的提高和连续运行中膜污染增长速率的降低．当污泥性质和浓度不同时，最佳PAC投加范围亦不同．PAC投量过大会引起临界通量下降．PAC的投加显著降低了混合液中溶解性物质的浓度，减轻了溶解性物质的吸附和膜孔堵塞污染，并改善了絮体结构．污泥比阻与污泥混合液膜过滤性能之间有很好的相关性，可作为污泥混合液膜过滤性能的快速评价指标．     

好氧颗粒污泥形成过程与机理分析

以西安市第三污水处理厂氧化沟中的普通絮状活性污泥为接种污泥,人工配制的模拟生活废水为营养,表面气体上升流速为1.06~1.77 cm/s时,在SBR反应器中成功培养出了好氧颗粒污泥,SVI值由最初的168 mL/g逐渐降低至40 mL/g左右,污泥表现出了良好的沉降性能,同时,对COD、TN、TP的去除率分别达到了95%、96%和98%。研究认为,颗粒污泥的形成是一个微生态系统形成的过程,水力剪切力是其形成的一个重要影响因素,直接影响到好氧颗粒污泥微生物种群的结构和分布;从丝状微生物与微生态群落的关系分析,胶团菌与结构丝状菌之间相互依存,丝状微生物形成了絮体骨架,为絮体形成较大颗粒提供了必要条件。     

铝、铁、钛3种金属盐基混凝剂调理污泥的性能比较

以铝盐、铁盐和钛盐混凝剂为研究对象,重点比较了3种混凝剂的污泥调理性能.通过测定调理前后污泥比阻、胞外聚合物中蛋白质和多糖的含量变化,结合三维荧光光谱与分子量变化分析及调理前后污泥尺寸大小与颗粒表面形貌变化,系统比较了它们对污泥的调理性能,并揭示了调理机制.3种无机混凝剂的污泥调理能力依次为:聚合氯化铝(PAC)、钛凝胶混凝剂(TXC)、聚合硫酸铁(PFS);调理后,污泥胞外聚合物中蛋白质和多糖含量明显降低;PFS和TXC对有机物的结合能力要强于PAC,疏松结合的胞外聚合物中多糖含量是影响污泥脱水性能的关键因素;调理过程中3种混凝剂所形成污泥颗粒的大小顺序为:TXCPFSPAC,所形成污泥颗粒的大小并非影响污泥脱水性能的关键因素,无机混凝剂电中和能力和与有机物的络合能力共同影响无机混凝剂的污泥调理性能.本研究为污泥调理混凝剂的选取提供了实验和理论依据.     

混凝-吸附处理黄河水及对氯消毒中氯衰减的影响

选用2种无机高分子混凝剂聚合氯化铁(PFC)和聚合氯化铝(PAC)处理黄河水,考察了混凝剂的投加量对浊度、UV254、DOC和高锰酸盐指数的去除效果,并结合混凝出水的Zeta电位分析其混凝机制.选择粉末活性炭与混凝联用,研究了混凝剂和吸附剂投加量以及二者的投加顺序对有机物去除效果的影响,并对混凝吸附后出水进行加氯消毒,考察水中残余氯随时间的变化.结果表明,2种混凝剂均有较高的浊度去除率(﹥90%).PAC对UV254、高锰酸盐指数和DOC的去除率分别为29.2%、26.1%和27.9%;PFC对三者的去除率分别为32.3%、23.3%和32.9%.PAC在混凝过程中,电中和作用占主导地位;PFC在混凝过程中,吸附架桥和电中和同时发挥作用.混凝-吸附联用处理黄河水样时,有机物的去除率随混凝剂和吸附剂投加量的增加而升高.先混凝后吸附工艺对UV254和DOC的去除效果优于先吸附后混凝工艺.先使用PAC混凝后吸附对UV254和DOC的去除率分别为95.2%和99.9%;对于PFC,先混凝后吸附对UV254和DOC的去除率分别为90.1%和99.9%.但是先投加粉末活性炭能提高矾花的沉降性能,且处理出水在保持持续消毒效果方面优于前者.     

聚合氯化铁在微絮凝-深床过滤工艺中的应用

以聚铝(PAC)为参照比较研究了聚合氯化铁(PFC)在微絮凝深床过滤工艺中的应用效果.结果表明PFC投药量少(Fe:Al=3:5),其水头滤程可达63h,周期产水率可达1504m³/m²,而PAC的水头滤程为53h,周期产水率为1266 m³/m²;PFC表现出利于延长运行周期,提高产水率等优势.通过截污机理研究表明,PFC具有形成絮体快,与滤料作用迅速,脱水性能好等特点,与PAC相比PFC更适用于微絮凝-深床过滤工艺.     

Dynamic membrane bioreactor performance enhancement by powdered activated carbon addition: Evaluation of sludge morphological, aggregative and microbial properties

The effects of powdered activated carbon(PAC) addition on sludge morphological, aggregative and microbial properties in a dynamic membrane bioreactor(DMBR) were investigated to explore the enhancement mechanism of pollutants removal and filtration performance. Sludge properties were analyzed through various analytical measurements. The results showed that the improved sludge aggregation ability and the evolution of microbial communities affected sludge morphology in PAC-DMBR, as evidenced by the formation of large, regularly shaped and strengthened sludge flocs. The modifications of sludge characteristics promoted the formation process and filtration flux of the dynamic membrane(DM) layer. Additionally, PAC addition did not exert very significant influence on the propagation of eukaryotes(protists and metazoans)and microbial metabolic activity. High-throughput pyrosequencing results indicated that adding PAC improved the bacterial diversity in activated sludge, as PAC addition brought about additional microenvironment in the form of biological PAC(BPAC), which promoted the enrichment of Acinetobacter(13.9%), Comamonas(2.9%), Flavobacterium(0.31%) and Pseudomonas(0.62%), all contributing to sludge flocs formation and several(such as Acinetobacter) capable of biodegrading relatively complex organics. Therefore, PAC addition could favorably modify sludge properties from various aspects and thus enhance the DMBR performance.     

On-line optical determination of floc size of Fe( Ⅲ ) coagulants

This study investigated the floc aggregation, average floc size, floc size variance and floc growth velocity when ferric chloride (FeCl3) and polyferric chloride (PFC) were used to treat the simulated water samples. The factors including coagulant dose, ionic strength and solution pH, which affect the floc aggregation, were studied. Experiments were carried out in a bench-scale reactor using photometric dispersion analyzer (PDA). Results showed that there were great differences between the floc aggregation of PFC and FeCl3.The average floc size and floc growth velocity of PFC were much larger than those of FeCl3. Compared with FeCl3, PFC gave a better coagulation performance in wider range of pH, dosage and ionic strength. It was also found that the coagulation efficiency of PFC did not depend on average floc size but on floc growth velocity.     

聚合氯化铝及聚合氯化铝铁处理微污染地表水效果

选用两种无机高分子混凝剂聚合氯化铝(PAC)和聚合氯化铝铁(PAFC),与传统混凝剂Al2(SO4)3处理微污染地表水。以浊度和CODMn去除率为主要指标,考察投药量和pH对混凝效果的影响。通过考察沉淀时间对浊度去除效果的影响,结合实验现象,讨论三种混凝剂生成矾花的大小和沉降性能。结果发现,PAC和PAFC在5mg/L的投药量下可以取得较好的混凝效果,出水符合GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》。三种混凝剂的最佳pH为6,PAFC受pH影响较小,当pH为5～8时可取得较好的CODMn去除效果。PAFC生成的矾花体积较大,沉降性能较好,在实际应用中可缩短沉淀池的水力停留时间。     

On-line optical determination of floc size of Fe(Ⅲ) coagulants

This study investigated the floc aggregation, average floc size, floc size variance and floc growth velocity when ferric chloride （FeCl3） and polyferric chloride （PFC） were used to treat the simulated water samples. The factors including coagulant dose, ionic strength and solution pH, which affect the floc aggregation, were studied. Experiments were carried out in a bench-scale reactor using photometric dispersion analyzer （ PDA）. Results showed that there were great differences between the floc aggregation of PFC and FeCl3. The average floc size and fioc growth velocity of PFC were much larger than those of FeCl3. Compared with FeCl3, PFC gave a better coagulation performance in wider range of pH, dosage and ionic strength. It was also found that the coagulation efficiency of PFC did not depend on average floc size but on floc growth velocity.     

改性天然高分子絮凝剂和聚合氯化铝复合沉降与絮体分形

在改性天然高分子絮凝剂(CMS)和聚合氯化铝(PAC)复合处理有机废水絮体沉降速度的实验中,用显微镜和电镜观察到絮凝物是有自相似特征的不规则形状,具有分形特征.在pH值为6.86、聚合氯化铝(PAC)加入量为80mg/L条件下,天然改性高分子药剂加入量为1.5mg/L时沉降效果最好,与单独加入PAC相比20min时平均沉降速度分别为2.6mm/min和1.7mm/min.并计算出此时复合处理形成絮凝体的分维数为1.70.     

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。     

活性污泥絮体粒径分布与分形维数的影响因素

絮体粒径分布和分形维数是活性污泥的重要参数.应用激光粒度仪测量了好氧活性污泥絮体在絮凝过程的粒径分布,研究了速度梯度、VSS/SS、EPS含量及Zeta电位对絮体粒径分布的影响.结果表明,絮体平均粒径与速度梯度显著负相关(R2>0.80),与Kolmogorov尺度数量级基本相当,其间差异性与污泥VSS/SS、絮体强度等有关;相同的速度梯度下,絮体平均粒径与VSS/SS或EPS含量显著正相关(R2>0.85),与Zeta电位负相关.有机质和EPS在活性污泥絮凝中作用明显,会增强絮体强度,提升絮凝效果;EPS中蛋白质比多糖对絮凝的促进作用更明显.基于显微图像分析方法,得到了好氧活性污泥絮体二维分形维数为1.28~1.72,三维分形维数为1.70~2.69.絮体分形维数随VSS/SS或EPS含量的增加而减小;对于相同的活性污泥,絮体三维分形维数随粒径增大而减小,符合幂函数关系式.