不同泥龄对活性污泥絮凝特性的影响

为了揭示不同污泥龄活性污泥的絮凝特性及作用机制,采用序批式反应器,考察污泥龄（solid retention time,SRT）对絮体EPS（extra-micro colony polymeric substances,EMPS）和菌胶团EPS（extra-cellular polymeric substances,ECPS）2种EPS组分的影响,通过扩展的DLVO理论和EPS组分解析不同污泥龄的絮凝性能。研究结果表明,随着SRT的增大,活性污泥的相互作用能曲线存在明显的势垒和势垒值逐渐减少,EMPS和ECPS含量逐渐减少,且相对于ECPS的变化,EMPS含量随泥龄的变化更加明显,其中蛋白质与腐殖质含量逐渐降低,污泥絮凝性能变好。这表明,较高的污泥相互作用能势垒和EMPS组分含量是污泥絮凝性能低的内在机制,且EMPS中蛋白质和腐殖质含量的变化是不同污泥龄污泥絮凝性能差异的主要原因。     

磺胺和四环素类抗生素对活性污泥性能的影响简

废水处理工艺中抗生素类污染物的存在可能会对生物处理过程产生长期而深远的影响,为探明此类污染物对废水生物处理主体活性污泥性能等方面的影响,采用间歇培养法研究了活性污泥法处理污水时,抗生素类污染物的存在对活性污泥性能如胞外聚合物（EPS）、污染物处理能力、脱氢酶活性和群落结构的影响。结果表明,抗生素的存在会导致活性污泥的胞外聚合物总量及其主要组分蛋白质和多糖增加,以产生保护屏障;且由于污泥絮体解体,细胞破裂导致EPS中DNA和色氨酸含量增加。同时,由于蛋白质大量增加引起的表面负电荷的增加,使污泥疏水性增强,絮凝性能恶化;污泥絮体解体导致污泥颗粒变小,SVI也随之下降;在活性污泥脱氢酶活性急剧下降的同时,出水TOC迅速升高。此外,抗生素类污染物在抑制活性污泥中大部分细菌的同时,对部分菌群也有刺激生长作用,最终导致活性污泥生物群落结构的改变。四环素类抗生素对活性污泥的EPS和絮凝沉降性能的影响大于磺胺类,而对污水处理能力和群落结构的影响则不如磺胺类。抗生素类污染物的长期存在会对活性污泥沉降性能、絮凝性能、脱氢酶活性以及活性污泥群落结构等产生一系列负面影响,进而影响污染物去除效果,导致出水水质恶化。     

磺胺和四环素类抗生素对活性污泥性能的影响

废水处理工艺中抗生素类污染物的存在可能会对生物处理过程产生长期而深远的影响,为探明此类污染物对废水生物处理主体活性污泥性能等方面的影响,采用间歇培养法研究了活性污泥法处理污水时,抗生素类污染物的存在对活性污泥性能如胞外聚合物（EPS）、污染物处理能力、脱氢酶活性和群落结构的影响。结果表明,抗生素的存在会导致活性污泥的胞外聚合物总量及其主要组分蛋白质和多糖增加,以产生保护屏障;且由于污泥絮体解体,细胞破裂导致EPS中DNA和色氨酸含量增加。同时,由于蛋白质大量增加引起的表面负电荷的增加,使污泥疏水性增强,絮凝性能恶化;污泥絮体解体导致污泥颗粒变小,SVI也随之下降;在活性污泥脱氢酶活性急剧下降的同时,出水TOC迅速升高。此外,抗生素类污染物在抑制活性污泥中大部分细菌的同时,对部分菌群也有刺激生长作用,最终导致活性污泥生物群落结构的改变。四环素类抗生素对活性污泥的EPS和絮凝沉降性能的影响大于磺胺类,而对污水处理能力和群落结构的影响则不如磺胺类。抗生素类污染物的长期存在会对活性污泥沉降性能、絮凝性能、脱氢酶活性以及活性污泥群落结构等产生一系列负面影响,进而影响污染物去除效果,导致出水水质恶化。     

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.     

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。     

纳米氧化钨对序批式反应器活性污泥脱氮性能和胞外聚合物的影响

采用序批式反应器(SBR),研究了不同浓度氧化钨(WO₃)纳米颗粒(NPs)对SBR中活性污泥脱氮性能以及胞外聚合物(EPS)的影响。结果表明,10 mg/L WO₃ NPs(WO10)对SBR脱氮性能没有影响,而100 mg/L的WO₃ NPs(WO100)降低了比硝酸盐和比亚硝酸盐还原速率,最终导致出水硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的积累。WO10对EPS含量和组成无显著影响,但是WO100显著增加了松散结合型EPS(LB-EPS)和EPS中多糖的含量。傅立叶红外光谱(FTIR)结果显示,WO10仅对LB-EPS中官能团有影响,而WO100对LB-EPS和紧密结合型EPS(TB-EPS)的官能团都产生了不同程度的影响。—OH、C=O以及C—O—C等官能团参与EPS和WO₃ NPs之间的相互作用。进一步分析也发现,WO₃ NPs改变了EPS中蛋白质的二级结构组成,进而影响了活性污泥的絮凝能力。     

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 < LB-EPS < TB-EPS,由此,可以推测出减少粘液和LB-EPS含量可有效降低膜污染,同时对污泥絮体结构影响较小。     

胞外聚合物对活性污泥吸附及再生的影响研究

通过研究胞外聚合物 (EPS)对活性污泥吸附及再生的影响 ,探讨吸附、再生机理。吸附试验表明 ,EPS与污泥吸附能力显著相关 ,随着污泥负荷的降低 ,EPS增加 ,污泥的吸附能力提高 ;并且有机物种类对污泥的吸附性能有显著影响 ,研究表明吸附机理主要是生物絮凝作用。此外 ,再生试验结果表明 ,再生能增加中负荷 (Ns) =0 3～ 0 5kgBOD5/kgMLSS·d污泥的吸附能力 ,但不能改变高负荷 (Ns) =2～ 3kgBOD5/kgMLSS·d污泥的吸附能力。其作用机理是再生过程可迫使中负荷污泥进入内源代谢期 ,使污泥中的EPS增加 ,絮凝活性增加 ,吸附能力提高 ,而高负荷污泥再生后EPS则无变化。同时 ,再生过程将使污泥的脱氢酶、OUR降低 ,代谢活性降低。对于高负荷污泥的再生是无效的。     

基于粒度分布的活性污泥胞外聚合物提取及凝聚特性分析

胞外聚合物(EPS)在活性污泥的凝聚及结构方面起着重要的作用。现有研究一般根据分离难易程度及空间分布,将EPS分为溶解型EPS(SEPS),松散结合型EPS(LB-EPS)和紧密结合型EPS(TB-EPS)。本研究提出了根据EPS功能进行分类的概念,将EPS分为絮体EPS(extra-microcolony polymeric substances,EMPS)和菌胶团EPS(extra-cellular polymeric substances,ECPS)。以活性污泥粒度分布的演变为基础,采用阳离子交换树脂法作为一次提取法,甲醛加碱法和超声-高速离心法2种方法分别作为二次提取法,对EMPS和ECPS进行分离提取,并对其功能及凝聚特性进行分析。结果显示,阳离子交换树脂法可有效提取EMPS,而超声-高速离心法可有效提取ECPS。ECPS比EMPS含有更多的蛋白质和多糖,且ECPS比EMPS具有更强的疏水性。此外,EMPS和ECPS都表现出较强的带负电特性。结果表明,活性污泥絮体层级和菌胶团层级的聚合力不同,絮体层级的絮凝主要由二价阳离子的桥联作用引起,而菌胶团层级的凝聚则是由疏水作用等其他作用力引起。     

活性污泥絮凝体结构模式及其影响因素

活性污泥絮凝体的构成及共性质是研究活性污泥法应用机理和实际运转中的重要问题之一。本文根据调查、试验研究提出了活性污泥的结构模式,同时,分析影响结构模式的生物学、物理学、化学诸因素,试图有助于活性污泥法的合理设计和生产管理。     

Influences of influent carbon source on extracellular polymeric substances (EPS) and physicochemical properties of activated sludge

It is necessary to understand the bioflocculation, settling and dewatering characteristics in the activated sludge process in order to establish more efficient operational strategies. The influences of carbon source on the extracellular polymeric substances (EPS) and flocculation, settling and dewatering properties of the activated sludge were investigated. Laboratory-scale completely mixed activated sludge processes were used to grow the activated sludge with different carbon sources of starch, glucose and sodium acetate. The sludge fed with acetate had highest loosely bound EPS (LB-EPS) and that fed with starch lowest. The amount of tightly bound EPS (TB-EPS), protein content in LB-EPS, polysaccharide content and protein contents in TB-EPS, were independent of the influent carbon source. The polysaccharide content in LB-EPS of the activated sludge fed with sodium acetate was lower slightly than those of starch and glucose. The sludge also had a nearly consistent flocs size and the sludge volume index (SVI) value. ESS content of the sludge fed with sodium acetate was higher initially, although it was similar to those fed with glucose and starch finally. However, the specific resistance to filtration and normalized capillary suction time fluctuated first, but finally were stable at around 5.0 × 10⁸ m kg⁻¹ and 3.5 s L g⁻¹ SS, respectively. Only the protein content in LB-EPS weakly correlated with the flocs size and SVI of the activated sludge. But there was no correlation between any other EPS contents or components and the physicochemical properties of the activated sludge.     

Behaviour of bacterial extracellular polymeric substances from activated sludge: a review

Extracellular Polymeric Substances (EPS) are the predominant constituents of activated sludge and dramatically affect its properties. As EPS constitute as much as 50–90% of the solid phase of sludge, the use of EPS may bring a great reduction in sludge volume and mass, which have been great environmental interest. In this paper, results of over 60 publications related to structure, composition, storing condition, extraction and characteristics of EPS and their influences on behaviours of EPS is analysed. Possible application of EPS in heavy metal contamination is also discussed, together with a brief consideration of possible research interests.     

电絮凝耦合DSA或过氧化氢强化污泥脱水性能的比较与机理分析

为解决电絮凝法调理污泥期间电场无法有效破解污泥絮体、改善污泥脱水问题,分别将电絮凝与尺寸稳定阳极 (DSA,Dimensionally-stable anodes) 电极、H₂O₂进行耦合,比较和分析2种耦合工艺对污泥过滤性能、絮体破解程度、胞外聚合物 (EPS) 组分改变和污泥脱水性能的差异。结果表明,电絮凝耦合H₂O₂形成的间接氧化体系中,由于电致·OH在非均相体系中能无选择性地破坏污泥絮体、破解污泥细胞并降解胞外聚合物 (EPS),从而促使阳极释放的铁离子通过吸附架桥、网捕等作用与絮体碎片和EPS片段重聚并沉淀,使15 min内污泥毛细吸水时间 (CST) 和污泥含水率 (MC) 分别下降了73.9%和31.4%;然而电絮凝耦合DSA直接氧化法同期的污泥CST和MC仅分别下降了64.9%和26.4%。此外,间接氧化法可以同时降解松散结合层 (LB-EPS) 和紧密结合层 (TB-EPS) ,破坏EPS蛋白质亲水基团与水的作用力,并改善传统电化学法主要降解LB-EPS的不足,实现了提高电化学方法在同步污泥破解与沉降脱水方面的双重效能。本研究结果可为电化学预处理改善污泥脱水提供参考。     

Solubilization of municipal sewage waste activated sludge by novel lytic bacterial strains

Extracellular polymeric substances (EPS) are an extracellular matrix found in sludge which plays a crucial role in flocculation by interacting with the organic solids. Therefore, to enhance pretreatment of sludge, EPS have to be removed. In this study, EPS were removed with a chemical extractant, NaOH, to enhance the bacterial pretreatment. A lysozyme secreting bacterial consortium was isolated from the waste activated sludge (WAS). The result of density gradient gel electrophoresis (DGGE) analysis revealed that the isolated consortium consists of two strains. The two novel strains isolated were named as Jerish03 (NCBI accession number KC597266) and Jerish 04 (NCBI accession number KC597267) and they belong to the genus Bacillus. Pretreatment with these novel strains enhances the efficiency of the aerobic digestion of sludge. Sludge treated with the lysozyme secreting bacterial consortium produced 29 % and 28.5 % increase in suspended solids (SS) reduction and chemical oxygen demand (COD) removal compared to the raw activated sludge (without pretreatment) during aerobic digestion. It is specified that these two novel strains had a high potential to enhance WAS degradation efficiency in aerobic digestion.     

炭材料调理改善活性污泥脱水性能的影响机制

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,调控污泥中溶解性EPS和溶解性蛋白类物质是改善污泥脱水的有效途径。通过使用不同炭材料调理污泥的方法来观察污泥脱水性能的变化,深入解析污泥絮体及EPS含量和组分的变化特征。结果表明：炭材料调理污泥可以改善其脱水性,且炭材料吸附容量越大对污泥脱水性改善效果越好;不同炭材料对污泥絮体影响效果不同,经过未改性活性炭（AC-0）、HNO3改性活性炭（AC-1）和石墨调理的污泥絮体粒径变大,经酸碱交替改性活性炭（AC-5）调理的污泥絮体粒径变小;炭材料调理后EPS中蛋白类的荧光峰A、B和腐殖酸、富里酸的荧光峰C、D都得到有效降低,且其对腐殖酸和富里酸的吸附效果比蛋白类物质要好,对低分子质量物质和中分子质量物质的吸附效果要好于对大分子质量物质的吸附效果。     

The effect of continuous exposure of copper on the properties and extracellular polymeric substances (EPS) of bulking activated sludge

Introduction  

This study investigated the effect of copper on chemical oxygen demand (COD) removal efficiency and on the properties (mainly settling and dewatering) and the composition of extracellular polymeric substances (EPS) when 20 mg/L Cu(II) was continuously dosed to a sequencing batch reactor (SBR) inoculated with activated sludge.     

压力环境下活性污泥的耐盐驯化过程

通过逐步提高盐浓度的梯度盐度方法驯化耐盐活性污泥,采用加压-常压对比实验,探讨活性污泥耐盐驯化过程中,0.3 MPa的压力环境对有机物降解规律、污泥脱氢酶活性及胞外聚合物（EPS）含量的影响。结果表明,经耐盐驯化的活性污泥在5%的高盐度环境下仍可达到75%以上的有机物去除率;当驯化盐度达3.5%及以上,加压耐盐活性污泥有机物去除率及污泥脱氢酶活性均高于常压,其优势更为突出。耐盐驯化过程中活性污泥胞外聚合物（EPS）含量较稳定,加压系统EPS含量低于常压,这可能是加压活性污泥法可以实现原位污泥减量的重要原因之一。