聚合铝铁对A2/O系统 EPS及生物絮凝性能的影响

通过向实验室构建的A2/O模型好氧池末端投加聚合铝铁(PAFC)来强化系统的生物除磷,使得出水总磷达到《城市污水处理厂污染物排放标准GB 18918-2002》中的一级A标准,并重点分析投加的PAFC对A2/O系统中活性污泥胞外聚合物(EPS)和活性污泥生物絮凝性能的影响.结果表明,随着PAFC投药量的增加,A2/O系统活性污泥EPS总量变化不大,但EPS组分中蛋白/多糖含量的比值逐渐降低,由投药前的3.30降低至投药后的2.30;EPS中金属离子含量逐渐增加,在厌氧-缺氧-好氧的运行周期内,各处理单元污泥的EPS中金属铝离子含量增加.投加PAFC后,活性污泥颗粒变大,二沉池出水的Zeta电位明显降低,由投药前-15.83 mV降低至-21.20 mV,污泥产量增加.因此,适量投加PAFC后,生物絮凝性能得到改善,出水中悬浊颗粒减少,出水水质变好.     

纳米氧化铜对颗粒污泥处理城镇低C/N污水的影响

为了探究纳米氧化铜(CuO NPs)对颗粒污泥处理低C/N废水过程中脱氮除磷性能的影响,文章建立4组序批式反应器,以实际废水为探究对象,探究不同浓度CuO NPs影响下颗粒污泥特征及脱氮除磷规律。结果表明,低浓度CuO NPs(2.0 mg/L)对颗粒污泥主要特征及脱氮除磷性能影响不显著,而高浓度CuO NPs(超过10.0 mg/L)则会降低颗粒污泥生物量,提高污泥SVI,降低颗粒污泥脱氮除磷效率。当CuO NPs浓度为20.0 mg/L时,颗粒污泥稳定运行期混合液悬浮固体(MLSS)的浓度下降至4 256～4 369 mg/L,总氮和总磷的去除效率分别下降至59.3%和70.2%,均显著低于0.01 mg/L CuO NPs组别。营养盐周期变化分析表明,CuO NPs对反硝过程、厌氧释磷及好氧吸磷过程均具有显著抑制作用。此外,CuO NPs能影响颗粒污泥的主要特征,CuO NPs提高了胞外聚合物的含量,并主要提高蛋白质的含量。酶活性分析表明高浓度CuO NPs抑制了生物脱氮除磷关键酶的活性。     

表面活性剂废水活性污泥中的生物絮凝现象

采用曝气槽实验装置对含表面活性剂(LAS)40～300mg/L,COD1200～11000mg/L的洗毛废水进行了60d的连续活性污泥启动期模拟实验.探讨了容积耗氧速率(KO),污泥耗氧速率(ΨO)和MLSS等参数对污泥的生物絮凝速率及污泥的生物活性的影响.研究表明,生物絮凝促进胶体向污泥的聚集,使出水保持了COD250±50mg/L的稳定状态;在线DO的消耗呈直线性,生物絮凝未对COD的降解速率产生明显影响.     

毒性物质苯酚对除磷系统污泥活性及性能的影响

为了探究毒性物质苯酚对生物除磷系统污泥性质及性能的影响,建立序批式厌氧/好氧(A/O)序批式反应器,通过控制进水苯酚含量分析了苯酚对生物除磷系统活性污泥及除磷性能的影响。结果表明:低浓度苯酚对活性污泥及生物除磷性能影响不明显,而高浓度苯酚(50 mg/L)条件下COD去除率为77. 8%～79. 2%,出水ρ(PO_4~(3-)-P)为1. 27 mg/L,PO_4~(3-)-P去除率仅为79. 3%。此外,高浓度苯酚能够减少污泥中总悬浮固体(MLSS)和提高污泥体积指数(SVI),从而导致污泥膨胀。苯酚存在可抑制聚磷菌厌氧释磷和好氧吸磷,当苯酚含量为50 mg/L时,厌氧最大释磷量仅为41. 9 mg/L,远低于空白组。此外,苯酚在活性污泥系统中能被部分降解,并且好氧降解高于厌氧降解。苯酚存在能够抑制生物除磷相关关键酶的活性。     

NaCl盐度对A2/O工艺缺氧区胞外聚合物及生物絮凝性的影响

为了提高含盐废水的生物脱氮除磷效率和生物絮凝性,考察NaCl盐度对A~2/O工艺缺氧区脱氮除磷效率的影响,结合傅里叶变换红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)与X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)分析缺氧区活性污泥胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)组分与结构变化,以期揭示盐度对生物絮凝性的影响.结果表明,当NaCl盐度为0~5 g·L~(-1)时,A~2/O缺氧区生物絮凝性良好,重絮凝性(flocculation ability,FA)约为44%,污泥粒径约为45.5μm,EPS含量为52.3~62 mg·L~(-1),PN/PS维持在2.1左右;当NaCl盐度由10 g·L~(-1)增加至40g·L~(-1)时,A~2/O缺氧区生物絮凝性显著降低,FA由40%下降至22%,污泥粒径由43.7μm减小至32.1μm,EPS含量由76.5 mg·L~(-1)增加至101.0 mg·L~(-1),PN/PS由1.5下降至1.3.随着NaCl盐度的增加,通过FTIR分析可知,EPS主要组成基团未发生明显变化,以氨基、酰胺Ⅰ和羧基为主;由XPS分析可知,EPS和Na+相互作用过程中部分基团(如C、O、N基团)发生电荷转移,但其存在形态未发生变化.     

ZnO纳米颗粒对SBR活性污泥活性的影响

建立了模拟的SBR反应器,并研究了ZnO纳米颗粒(ZnO-NPs)对SBR活性污泥活性的影响.结果表明低浓度(10mg/L)ZnO-NPs对活性污泥活性无明显抑制作用.较高浓度下,ZnO-NPs对活性污泥沉降性能?呼吸速率?EPS和SMP产量及其组成?有机物降解效率等具有明显影响.20,50,100mg/L ZnO-NPs使COD去除率分别降低8.1%, 19.5%和27.7%,使污泥沉降性能分别降低24.2%,35.0%和36.0%,使MLVSS/MLSS比值分别降低8.0%,14.7%和21%,使活性污泥呼吸速率抑制率达到54.0%, 79.0%和80.3%;使EPS产量分别降低29.0%,49.9%和65.4%,使SMP产量分别升高48.9%,102.6%和203.0%.研究表明,较高浓度ZnO-NPs能够抑制污泥代谢,降低活性污泥生物量,显著抑制活性污泥活性.     

Fe(Ⅲ)对活性污泥絮体结构和生物絮凝作用的影响

采用序批式活性污泥法系统研究了Fe(Ⅲ)对活性污泥絮体结构和生物絮凝作用的影响，结果发现Fe(Ⅲ)降低了污泥沉降指数，同时也减弱了污泥的生物絮凝作用．对细胞外高分子(EPS)的电子能谱元素分析表明在EPS中发生了阳离子间的交换作用，Fe(Ⅲ)置换出EPS中一价和二价金属阳离子．污泥絮体的扫描电镜显示Fe(Ⅲ)使活性污泥絮体颗粒变小变密实，但是Fe(Ⅲ)与EPS之间的作用和含磷沉淀物的生成削弱了污泥颗粒形成较大生物聚集体的能力．Fe(Ⅲ)对生物絮凝作用的影响主要是通过架桥机理和藻酸盐理论来实现的，而电中和不起主要作用．     

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。     

活性污泥与消化污泥的脱水特性及粒径分布

对活性污泥和消化污泥的脱水特性和粒径分布进行了研究,分析了2种污泥胞外聚合物（EPS）含量的差异以及生物相的变化特征和机理.结果表明,表征脱水性能好坏的毛细吸收时间（CST）,新鲜活性污泥为9.84 s,消化污泥增加到607.5 s,消化污泥固体颗粒从悬浮液分离所需的时间变长,脱水性能变差.其原因一方面是消化过程使EPS中蛋白质和多糖降解,另一方面是大大降低了消化污泥中原生动物数量,减少了促进微生物凝聚的EPS物质向污泥中的释放.消化污泥EPS含量为123 mg/g（以干污泥计,下同）,比EPS含量为540 mg/g的活性污泥减少了77%.EPS的降解使较大的污泥颗粒分解成较小的污泥颗粒,活性污泥占体积最大的颗粒粒径是133 μm,消化污泥下降到44.6 μm,活性污泥的平均粒径是132.6 μm,消化污泥仅为70.48 μm,结果导致消化污泥脱水性能变差.     

溶解氧对HLB-MR反应器内有机物的生物絮凝影响

为了研究溶解氧（DO）对高负荷生物絮凝-膜反应器（HLB-MR）内有机物生物絮凝规律的影响,采用平行对比实验,考察了不同DO条件下反应器内有机物的生物絮凝效果、胞外聚合物（EPS）含量、金属阳离子浓度和微生物群落结构.结果表明：DO浓度分别为1~2mg/L和6~8mg/L时,HLB-MR反应器的絮凝效率分别为83%和89%,两反应器内上清液的浊度差别也进一步证实,较高的DO浓度下,反应器的生物絮凝效果更好.DO浓度在6~8mg/L时,HLB-MR反应器内结合态EPS和自由态EPS的含量分别为15.64mg/（g·VSS）和8.71mg/L,两者均显著高于DO为1~2mg/L时的11.83mg/（g·VSS）和6.56mg/L,反应器浓缩液中镁和铝的浓度也均明显高于低DO浓度时所对应的值,这说明在高DO条件下,有更多的EPS与金属阳离子结合而固定在污泥基质中,促进了生物絮凝.高通量测序表明,DO浓度分别为1~2mg/L和6~8mg/L时,HLB-MR反应器内细菌的群落结构差异明显,高DO浓度反应器底泥中Actinobacteria和Saccharibacteria的相对丰度较高,可能对生物絮凝有促进作用.     

复合式膜生物反应器的膜污染控制机理

采用常规膜生物反应器(CMBR)和复合式膜生物反应器(HMBR)处理城市生活污水,对HMBR的膜污染控制机理进行了研究。试验结果表明,HMBR能够有效去除胞外多聚物(EPS),反应器内溶解性EPS(S-EPS)、松散附着性EPS(LB-EPS)和紧密附着性EPS(TB-EPS)的含量比CMBR分别降低了42.8%、41.5%和2.1%。附着性EPS(B-EPS)特别是LB-EPS与活性污泥的物理性能密切相关,随着其含量的降低,HMBR中活性污泥的絮凝性能和沉淀性能比CMBR分别提高了24.4%和34.8%。由于滤饼层污泥主要来源于活性污泥,因此随着活性污泥絮凝性能和沉淀性能的提高,HMBR中的滤饼层比阻比CMBR降低了31.1%。作为结果,当跨膜压差(TMP)到达20 kPa时,HMBR运行了143 d,而CMBR仅运行了57 d。     

聚苯乙烯微塑料对菌-藻颗粒污泥的影响机制研究

在成熟的好氧颗粒污泥(AGS)中接种小球藻,成功构建了菌-藻共生好氧颗粒污泥(ABGS)系统.开展了聚苯乙烯微塑料(PS-MPs)对ABGS系统的影响机制研究.研究表明:低浓度PS-MPs(1mg/L)对ABGS的生物量、藻类生长、沉降性能和污染物去除效率无明显影响.相较于ABGS对照组,高浓度P S-MPs(10mg/L和100mg/L)胁迫作用下ABGS的生物量、藻类生长、沉降性能受到了明显抑制,叶绿素α/MLSS比值降低了0.19mg/g,污泥平均粒径降低了200μm,颗粒污泥结构逐渐松散破碎,有机物、氮和磷等污染物的去除效率分别降低了4.83%、5.06%和4.11%.此外,PS-MPs抑制了ABGS胞外聚合物(EPS)的分泌,降低了EPS中色氨酸和芳香族蛋白质的含量.在微生物群落结构组成方面,PS-MPs提高了ABGS系统内物种多样性,但抑制了疣微菌门(Verrucomicrobiota)、蓝藻门(Cyanobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)等功能细菌的生长,不利于维持系统的长期稳定性.     

CeO_2 NPs短期作用对活性污泥系统水处理效果影响研究

通过活性污泥3 h呼吸抑制试验,表明氧化铈纳米颗粒(Ce O2NPs)对活性污泥系统中的好氧微生物具有毒性作用,且它对微生物的呼吸抑制作用与浓度呈正相关,浓度越高呼吸抑制作用越明显。研究了1和10 mg/L的Ce O2NPs短期作用(1周期和20 d)后对活性污泥系统水处理效果和污泥沉降性能的影响。结果表明,1和10 mg/L的Ce O2NPs暴露一周期后,下一周期内实验组COD、NH4+-N、NO3--N、NO2--N、TN、TP的浓度变化曲线与对照组变化趋势基本保持一致。经过20 d运行后,不同浓度的Ce O2NPs也未对活性污泥系统有机物、氮磷去除和活性污泥沉降性能产生明显影响。     

生物炭对污泥特征及污水脱氮除磷的影响探究

为探究生物炭对活性污泥特征及脱氮除磷的影响,该文在中温条件下,采用序批式反应器,考察了不同类型基质生物炭对活性污泥处理城镇低C/N废水的影响。结果表明,生物炭降低了污泥体积指数,提高了混合液挥发性悬浮固体,利于微生物的增殖。此外,生物炭提高了活性污泥胞外聚合物(EPS)含量,在鸡粪生物炭、玉米秸秆生物炭和污泥生物炭存在的组别内,EPS的含量分别升高至41.3、46.5和39.8 mg/g,显著高于对照组。生物炭主要提高了EPS内蛋白质(PN)的含量,而对多糖(PS)含量影响不显著,进而提高了PN/PS。生物炭强化了活性污泥对氨氮及总磷的去除,而对化学需氧量的影响不显著。生物炭作为载体微生物提供良好附着进而提高微生物活性,此外,生物炭能吸附氨氮与总磷。     

自养菌和异养菌胞外聚合物对活性污泥絮凝特性的影响

为探讨自养菌和异养菌胞外聚合物(Extracellular polymeric substances,EPS)的差异及其对活性污泥表面及絮凝特性的影响,研究了有机负荷为0、0.30和0.74 kg·kg-1·d-1时,污泥松散附着胞外聚合物(loosely bound EPS,LB-EPS)和紧密粘附胞外聚合物(tightly bound EPS,TBEPS)的组分含量、形态、表面特性以及絮凝性能的差异,并就LB-EPS与TB-EPS对污泥絮凝特性影响的作用机理进行了探讨.结果表明,有机负荷越高,多糖含量越高,EPS总量及蛋白质含量越低.由三维荧光光谱测定结果可知,类富里酸物质为异养菌而非自养菌的代谢产物,且有机负荷越高,TB-EPS中的类富里酸荧光峰强度越大.自养和异养污泥的絮凝机理不同,自养活性污泥通过自养菌菌体自身生物絮凝作用形成密实的污泥絮体,LB-EPS与TB-EPS对其絮体形态、表面及絮凝特性影响较小;异养活性污泥絮体形态在TB-EPS提取后发生明显改变,TB-EPS在异养活性污泥絮体聚集时发挥着主要作用.包裹着LB-EPS的污泥表面负电荷多且疏水性差,不利于异养污泥生物絮凝.有机负荷越高,污泥表面Zeta电位负电性越强,相对疏水性(relative hydrophobity,RH)越小,污泥稳定性越差.     

Ca~(2+)在好氧颗粒污泥形成中的作用

通过运行序批式生物反应器与摇瓶实验相结合方法,在进水中投加不同数量Ca2+(0～200mg/L),考察了Ca2+在好氧颗粒污泥形成中的作用.当SBRⅠ、Ⅱ进水Ca2+含量分别为30、100mg/L,运行20d后,两反应器中均出现了好氧颗粒污泥.运行前50d,SBRⅠ中颗粒污泥浓度MLSS与污泥沉降指数SVI指标明显好于SBRⅡ;运行80d后,SBRⅠ、Ⅱ中污泥浓度MLSS均稳定在7.5g/L,SVI分别为46～48mL/g、45～47mL/g,差异很小.反应器运行90d后,SBRⅠ、Ⅱ中污泥Zeta(ζ)电位为-12.5～-12.6mV;摇瓶实验中,当进水Ca2+为0～200mg/L,运行至60d时,摇瓶中污泥Zeta电位为-14.1～-14.4mV;进水中Ca2+含量的增加对污泥Zeta电位影响很小,没有引起好氧颗粒污泥Zeta电位的明显差异,电中和在颗粒污泥形成过程中并不起重要作用.随着进水Ca2+浓度增加,颗粒污泥中的微生物数量与种类都逐渐丰富,Ca2+有助于促进污泥中微生物多样性.接种污泥及SBR中颗粒污泥的元素含量分析表明,好氧颗粒污泥Ⅰ、Ⅱ与接种污泥相比,颗粒污泥中Ca、Mg、K、Na含量均有所减少,Fe含量分别增加了4.42%、7.82%.具有良好絮凝作用的金属离子与EPS间形成的高分子生物聚合体可能是促进好氧颗粒污泥形成的主要原因.反应器运行期间,SBRⅡ对污染物的去除性能始终高于SBRⅠ,运行70d后,SBRⅠ、Ⅱ中颗粒污泥对NH4+、COD去除率较高达到90%以上,对TN、TP的去除率为65%～70%.     

Ca2+对污泥硝化活性和絮凝沉降性能的影响

Ca~(2+)是微生物重要的生长因子,影响污泥的活性和絮凝沉降性能.为了研究Ca~(2+)在活性污泥体系中的作用,采用比耗氧速率(SOURAOB和SOURNOB)分析硝化菌和亚硝化菌活性的变化,利用傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)和三维荧光光谱(three-dimensional excitation emission matrix fluorescence spectroscopy,3D-EEM)分析胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)组分和结构的变化,考察Ca~(2+)对污泥硝化活性和代谢产物的影响.结果表明,当Ca~(2+)浓度由0. 45 mmol·L-1逐渐提高至3 mmol·L-1时,SOURAOB和SOURNOB分别由6. 3 mg·(g·h)-1和2. 3 mg·(g·h)-1升高至10. 4 mg·(g·h)-1和3. 7 mg·(g·h)-1,EPS总量由68 mg·g-1增加至93 mg·g-1,污泥重絮凝能力(FA)增强.当Ca~(2+) 3mmol·L-1时,SOURAOB和SOURNOB均下降,FA维持在30%左右,污泥粒径持续增大.随着Ca~(2+)浓度的增加,由FTIR分析可知,LB-EPS和TB-EPS的主要组成基团均未发生明显变化,以氨基、酰胺Ⅰ和羧基为主;由EEM分析可知,LB-EPS组成未发生变化,在低硝化速率下,TB-EPS中存在腐殖酸类物质.低浓度的Ca~(2+)促进污泥硝化活性和絮凝性,高浓度的Ca~(2+)导致污泥硝化活性降低.     

高含盐有机废水MDAT-IAT生物处理工艺研究

在不同含盐量条件下,利用MDAT-IAT生物处理工艺,对废水的处理效果、活性污泥质量、污泥沉降性能和微生物相等方面进行了考察.结果表明,总水力停留时间为13.5 h,污泥龄为20.0 d,污泥回流比为200%的条件下,进水ρ(COD_Cr),ρ(BOD₅),ρ(NH₄+-N)和ρ(PO₄3--P)分别为690.3～821.8,470.0～600.0,58.4～71.9和2.4～4.1 mg/L,进水ρ(NaCl) 为30～80 g/L时出水ρ(COD_Cr),ρ(BOD₅),ρ(NH₄+-N),ρ(PO₄3--P) 和ρ(SS)分别为73.4～165.0,30.0～100.0,4.8～19.1,0.41～0.99,和48.5～123.6 mg/L.每次改变ρ(NaCl)时,污泥量都是先减少,后逐渐增多,同时系统中污泥SVI逐渐增大,污泥的沉降性能逐渐变差.      

厌氧颗粒污泥合成纳米钯及强化降解双氯芬酸性能

为了提高厌氧颗粒污泥(AGS)对难降解卤代有机物的还原降解能力,本文研究了厌氧颗粒污泥原位还原制备纳米钯构建载钯型厌氧颗粒污泥(Pd-AGS)的方法与条件,以及Pd-AGS在不同电子供体及烘干方式下对双氯芬酸(DCF)的降解特性.研究表明,当Pd(II)浓度为50～200 mg·L~(-1),Pd/生物量比为1/40～1/10时,被颗粒污泥还原的Pd(II)超过90%,且Pd/生物量比越高,与污泥微生物结合的纳米钯(Pd NPs)越多;添加氧化还原介体蒽醌-2,6-二磺酸(AQDS)不能加快Pd(II)的还原速率,但可以使与胞外聚合物(EPS)结合的Pd NPs增多.Pd NPs的负载显著强化了AGS对DCF的降解性能,甲酸钠和氢气都能够作为电子供体激活Pd-AGS降解DCF,氢气更为有效.氢气存在下,初始浓度为20 mg·L~(-1) DCF在90 min降解率达到96.47%,而不载钯的AGS最终对DCF的降解率仅为16.19%.烘干处理会降低Pd-AGS对DCF的降解效率,但相比121℃和600℃的烘干方式,冷冻干燥和80℃烘干方法对Pd-AGS的降解性能影响较小.Pd-AGS将微生物降解性能与纳米钯的催化性能相结合,提高了对卤代难降解有机物的降解能力.     

化学生物絮凝工艺污泥回流对污染物的絮凝效果研究

采用化学生物絮凝(CBF)工艺处理上海市城市污水,通过停止加药试验、不同污泥回流比模拟试验、污泥胞外聚合物组分及含量的分析测定,研究分析污泥回流对污染物去除效果的影响.结果表明,CBF的回流污泥具有较强的污染物去除能力,其携带的化学药剂可以增强系统抗磷酸盐冲击负荷能力,停止PAFC药剂投加期间,其COD去除率基本维持在50%以上, PO3-4、TP去除率呈现逐渐缓慢下降的趋势.化学药剂投加是CBF实现良好泥水分离效果的重要因素.CEPT工艺剩余污泥VSS中的EPS含量仅为17.24 mg/g,而CBF工艺VSS中的EPS含量高达145.89 mg/g,其微生物活性较高,生物絮凝能力较强.化学强化一级工艺(CEPT)剩余污泥中药剂的絮凝性能较差,其对TP和COD的去除能力随污泥回流比提高而显著降低,而由于存在生物絮凝作用,CBF系统的污泥具有较强的絮凝性能.化学生物絮凝工艺是一种化学与生物协同作用的污水强化一级处理工艺.