A~2/O工艺中好氧污泥絮体的分形结构与理化特征分析

采用图像法和沉降柱法分别研究了A2/O工艺中好氧污泥絮体的形貌、粒度分布、低维分形维数和沉降速率、有效密度、空隙率以及质量分形维数,并尝试探讨了上述相关性质与这些污泥宏观操作性质(沉降、压缩、脱水和稳定性)相关的各种理化指标以及胞外高分子物质(EPS)的含量之间的变化关系.结果表明,污泥絮体呈现不规则的形貌,表面具有空隙.其有效密度一般随着其粒径的增加而降低,而空隙率和沉降速率却呈现与有效密度相反的变化趋势,这些均表明了污泥絮体的分形结构的存在.2次所采集的污泥絮体的中位直径分别为248.81、332.86μm,有效密度的平均值分别为0.0040、0.0072g·cm-3,自由沉降速率的平均值分别为2.67、4.79mm·s-1,空隙率的平均值分别为0.94、0.89,一维分形维数分别为1.03、1.19,二维分形维数分别为1.64、1.84,采用基于Logan经验公式的有效密度-最大直径的双对数关系确定的质量分形维数分别为1.74、2.29.尽管第2次所采集的污泥絮体较为密实,但其表面粗糙程度却比第1次的低.此外,研究中发现絮凝能力较高或负电荷较高的A2/O好氧污泥絮体具有高的SVI和ZSV值;分形维数较低...     

絮凝条件对絮体分形结构的影响

在85kg/m³的含沙高浊水中投加阳离子高分子聚合物,借助图像分析技术与沉降技术分析探讨了不同絮凝条件下泥沙絮凝形态学参数:絮体粒径、絮体有效质量密度、絮体自由沉速、浑液面沉速与上清液余浊等的变化规律.利用表征参数“分维”定量控制不同絮凝条件(如搅拌速率、搅拌时间、高分子浓度等)对含沙高浊水絮体结构分形特性的影响.实验证明,不合适的絮凝条件将导致絮体分形构造疏松脆弱,分维值低.絮凝条件合适时(快速絮凝强度为:r₁=300r/min,t₁=10s;慢速絮凝强度:r₂=120r/min,t₂=180s;CP浓度:0.1%),絮体分形结构处于最佳状态.该状态下的絮体具有粒径较大、沉速快、有效质量密度高、粒度分布均匀,分维值最高(D₃=2.16)的特点.而且,由静沉实验测得浑液面沉速高,上清液余浊也低.泥沙絮体分形结构达最佳时的混凝性能、沉降性能与结构密实性均较理想.     

不同剪切条件下活性污泥理化性质及脱水性能的响应特征

通过实验室模拟,研究了原始活性污泥和最佳投药量下调理污泥的毛细管吸水时间、粒度、分形维数、Zeta电位和上清液SS值等参数随剪切强度与时间的变化规律,确定了污泥的剪切敏感性和强度因子及粒径、强度等参数与速度梯度（G）值之间的关系.结果表明,剪切导致原始污泥和调理污泥的脱水性能变差,相应的临界剪切强度分别为700 r·min^-1（G=554.6 s^-1）和400 r·min^-1（G=239.5 s^-1）,并暴露出更多带负电荷的新鲜表面.原始污泥的质量分形维数受剪切作用影响不大,其粒径在一定范围内随剪切强度的增加而减小,而调理污泥絮体的质量分形维数却随之上升,粒度随之降低.原始污泥与调理污泥絮体的K_SS值分别为4.73×10^-2、8.33×10^-2,稳定絮体粒径常数γ值分别为4.99×10^-2、35.19×10^-2,且前者的强度因子较高,它们均表明原始污泥的剪切稳定性更好.剥离是原始污泥剪切破碎的主要机制,而调理污泥在临界剪切强度以上呈现越来越明显的剪切分裂机制.此外,污泥粒径、强度均与G值呈现较好的指数关系.     

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.     

聚合氯化铝-腐殖酸(PACl-HA)絮体的物理与分形特征研究

采用低温急速冷冻-真空干燥技术制备了PACl-HA絮体的粉末样品,研究了这些样品的物理与分形特征.结果表明,PACl-HA絮体具有无定形结构,主要组成元素为C、O、Al,所含特征官能团保留了絮体组成原料的一些特征;絮体的BET比表面积为130～161 m²·g^-1,BJH累积吸附孔体积为0.38～0.52 cm³·g^-1,BJH脱附平均孔径为7.7～9.6nm,PSD峰值对应孔径8.4～11.2nm.PACl-HA絮体具有自相似性的粗糙表面,呈现多尺度分形特征;图象法和N₂吸附/脱附等温线法确定的表面分形维数Ds分别为2.03～2.26、2.24～2.37,前者的分形尺度大约处于23～390nm之间,主要属于絮体外表面尺度,而后者的分形特征尺度区间的下限大约为0.2nm,属于孔表面尺度;另外,对同一絮体,N₂吸附法和脱附法确定的孔表面分形维数不同.热力学模型计算出的D_s远大于3,与Sahouli等的研究不符.     

厌氧水解酸化-好氧氧化A1/A2/O工艺剩余污泥减量

在碱减量印染废水A₁/A₂/O生物处理系统,通过污泥回流、把剩余污泥回流到A₁段,利用A段污泥的水解、酸化和O段微生物的好氧氧化作用可有效实现对回流剩余污泥的减量,同时O段好氧污泥的表观产率系数下降,系统产生的剩余污泥量减少.厌氧水解酸化-好氧氧化A₁/A₂/O工艺实现污泥减量由3段共同完成:A₁段实现回流剩余污泥的“液化”和惰性化;A₂段对系统污泥减量起到了强化作用;而O段微生物的合成作用在逐渐减弱.6个月连续运行的动态试验表明,在A₁段的容积负荷(COD_Cr)为2.54 kg·(m³·d)^-1、水力停留时间为7.56h条件下,A₁段利用水解酸化作用对回流剩余污泥的减量达到67.87%,系统O段好氧污泥的表观产率系数也下降到试验初始时的45.5%.在A₁/A₂/O污泥减量系统中,各段污泥性状发生了变化,A₁段污泥[MLVSS/MLSS]值从试验开始时的0.718 2下降到0.592 2,A₂段污泥[MLVSS/MLSS]值从0.667 3下降到0.526 7,剩余污泥的减量是活性污泥逐渐惰性化过程,污泥的粒度分析也证明了这一点.     

序批式膜生物反应器同时脱氮除磷的比较研究

对比了厌氧-好氧(AO)及厌氧-缺氧-好氧(A²O)2种运行模式序批式膜生物反应器(SBMBR)对模拟生活污水同时脱氮除磷的性能.结果表明,2种运行模式的SBMBR对有机物及氨氮的去除率分别可保持在90%和95%以上.A²O MBR具有更强的释磷能力,其SPRR₃₀(前30min比释磷速率)比AO MBR高出47.5%;但SPUR₃₀(前30min比吸磷速率)却比AO MBR低,这是导致前者膜出水中TP值较后者高的原因之一.2个系统内污泥均有反硝化除磷能力,A²O MBR中DPAO(反硝化聚磷菌)的比例比AO MBR提高了57%;硝酸盐为电子受体时单位电子转移所吸收的磷,前者比后者高30%.这2个因素双重作用的结果导致了A²O MBR反硝化除磷能力的提高.A²O MBR系统曝气时间减半并没有加重膜污染,反而该系统的膜污染相对较轻.膜对有机物有较好的过滤截留作用,污泥沉降性能对SBMBR出水水质影响很小.     

腐殖酸铝盐絮凝体的动态特性

通过显微摄影分析研究了腐殖酸铝盐絮凝体成长的动态过程以及在混凝过程中絮凝体构造(分形维数)的变化规律.结果表明,在腐殖酸混凝过程中,随搅拌历时延长,絮凝体粒径不断成长变大,最终达到平衡状态.随着絮凝体的成长,其构造呈现由密实逐渐向疏松过渡的过程,空隙率变大,二维分形维数由初期的1.8左右下降到1.4左右.絮凝体分形维数D_f和粒径d_f之间具有D_f=Ad_f^-     

厌氧水解酸化-好氧氧化A1/A2/O工艺剩余污泥减量影响因素

厌氧水解酸化-好氧氧化工艺实现剩余污泥减量,不需要高温、高压、强氧化剂或强碱性等破坏微生物细胞结构的强化措施,可操作性和经济性良好.污泥减量系统的主要目的是实现对污染物的降解,系统污泥减量效果与系统的有机负荷、水力停留时间、温度等因素有关,并受这些因素影响.在碱减量印染废水A₁/A₂/O生物处理系统,把剩余污泥回流到A₁段、利用水解酸化和好氧氧化工艺实现对剩余污泥减量的试验表明:A₁段容积负荷(COD)在2.54kg·(m³.d)^-1、水力停留时间为7.56h、温度在25℃～40℃,系统在长期运行可以实现对系统污泥的有效减量和对废水处理达标排放要求(GB8978-96一级标准).污泥回流到A1段进行减量,细胞中N、P的释放可以有效克服碱减量印染废水中N、P不足的缺点,大大降低向系统添加N、P营养物的费用.     

限NH4+和限NO2-厌氧氨氧化系统的运行特性及微生物种群特征

在控制进水TN浓度<50 mg·L^-1、水力停留时间为2.0 h和水温为20℃条件下,采用连续流完全混合式反应器对比研究了限NH₄⁺和限NO₂^-厌氧氨氧化系统的脱氮效能及微生物种群特征.结果表明,尽管两厌氧氨氧化反应器维持了类似的TN去除负荷［0.45~0.5 kg·（m³·d）^-1］和TN去除率（70%左右）,但限NH₄⁺厌氧氨氧化反应器中ΔNO₃^-/ΔNH₄⁺呈现更快的上升趋势.批式试验及高通量测序结果表明,限NH₄⁺厌氧氨氧化反应器比限NO₂^-反应器具有更为显著的功能及微生物种群空间异质性.Candidatus_Brocadia是两反应器中的优势厌氧氨氧化菌属,限NH₄⁺条件下Candidatus_Brocadia在大粒径颗粒污泥中的富集水平（53.9%）显著高于絮体污泥（19.1%）;而在限NO₂^-条件下颗粒污泥与絮体污泥中Candidatus_Brocadia的相对丰度差别不大,分别为28.1%和21.3%.两反应器中均有Nitrospira存在且主要生存于絮体污泥中,对O₂的需求应是驱动Nitrospira于絮体污泥中生长的关键因素;此外,限NH₄⁺（即NO₂^-富余）环境可以促进Nitrospira的生长繁殖.综上,提出了基于选择性排泥的限NH₄⁺厌氧氨氧化系统优化运行策略.     

低C/N城市污水亚硝酸型硝化试验研究

对低C/N城市污水进行亚硝酸型硝化的可行性、稳定性进行了研究,具体研究了系统的启动培养、稳定亚硝化、污泥毒害、短暂亚硝化、污泥适应等5个阶段及污泥的适应性问题。低C/N城市污水可实现稳定的亚硝酸型硝化,其亚硝化率最高可达90%。试验中合理确定反应周期的首要因素是系统出水NH4+-N的浓度至少达到50%降解率,其次是出水中NOx-NN应主要以NO2-N为主。根据泥龄维持所能维持的MLSS浓度确定系统泥龄在合理范围。系统不排泥和较长泥龄将不能通过排泥,将系统中硝化菌"洗出",硝化菌也会最终适应亚硝酸型硝化的环境因素,从而导致亚硝酸型硝化现象的不可逆消失。杆状污泥絮体为亚硝酸型硝化现象的特征污泥相。     

利用处理含4-氯苯酚模拟废水的剩余污泥培养普通小球藻

利用处理含4-氯苯酚(4-CP)模拟废水的剩余污泥经离心得到的上层清液和下层污泥的提取液分别培养普通小球藻(Chlorella vulgaris),以达到处理剩余污泥上清液和提取液与培养小球藻的双重目的.试验在500 m L的锥形瓶中进行,将BG-11培养基与处理含4-CP模拟废水的剩余污泥提取液和上清液分别按不同比例混合,在光暗比14∶10条件下培养小球藻.试验考察了藻细胞数目、叶绿素a,藻细胞酶活性,油脂、液相总氮(TN)、总磷(TP)、总有机碳(TOC)、毒性等指标.结果表明,小球藻培养过程中,可有效降低污泥提取液与上清液中的营养物质含量及毒性,其中TN和TP去除率分别达到40%和90%以上;污泥提取液可促进藻密度的增殖但不利于合成叶绿素a;培养10 d后,50%污泥提取液组的藻密度增加20倍,但其单位藻细胞的叶绿素a含量却小于空白组.纯污泥提取液和上清液组的小球藻单位藻细胞超氧化物歧化酶(SOD酶)高于空白组,这说明污泥提取液和上清液的毒性物质对小球藻具有一定的刺激效应.以小球藻内油脂积累作为其资源化价值的关键评价指标,结合液相氮磷和毒性物质的去除,最优的小球藻收集时间为培养第5 d.     

A/O系统中不同缺氧/好氧体积比对活性污泥沉降性能的影响

为探究A/O系统中不同的缺氧与好氧体积比与活性污泥沉降性能的关系,以实际生活污水为进水水质,考察了不同的A/O比(2/6,4/4,6/2)对污泥沉降性能和丝状菌生长的影响.结果表明,当A/O比为2/6时,系统能够维持良好的沉降性能,优势丝状菌为Type 0041;当A/O比为4/4时,系统的沉降性能恶化,SVI最高达到357mL/g,优势丝状菌为Type 0041,Type 1701;当A/O比为6/2时,系统发生了微膨胀现象并实现了稳定的短程硝化反硝化,优势丝状菌为Thiothrix.nivea.可见不同的A/O比对活性污泥沉降性能影响较大,同时污泥胞内胞外贮存特性及系统的脱氮除磷性能也受到严重影响.     

A/O工艺处理生活污水中PBDEs分布特征

文章对A/O法中的各工序污水以及污泥中PBDEs的含量以及分布状况作了比较系统的分析,采集了水体、污泥共56个样品,经过萃取、净化、浓缩之后利用GC/MS仪器进行分析测定。讨论了PRDEs的污染情况,并对PBDEs与水中常规参数作了初步分析。结果显示,在所采集的样品中均检出了PBDEs,经污水处理后PBDEs主要残留于...     

SBR中除磷颗粒污泥的培养和A/O及A/A/O颗粒污泥工艺除磷特性研究

以絮状活性污泥为接种污泥,乙酸钠为碳源,在SBR反应器内采用水力筛选的方法进行生物除磷颗粒污泥培养,然后诱导为反硝化聚磷颗粒污泥,探讨2种颗粒污泥除磷特性.结果表明,在厌氧/好氧(A/O)交替运行条件下,82d后培养出生物除磷颗粒污泥,污泥颜色呈淡黄色,粒径为0.5~1.5 mm,沉速为20~30 m/h,含水率为94%,密度为1.043 9,SVI在50 mL/g以下;437d时污泥最大比释磷速率(SRPR)为67.7 mg/(g.h),最大比吸磷速率(SUPR)为43.2 mg/(g.h),污泥中总磷的含量(TP/SS)为6.5%;448 d时改变运行条件为厌氧/缺氧/好氧(A/A/O)进行反硝化聚磷试验,653 d时反硝化聚磷颗粒污泥最大SRPR为30mg/(g.h),最大缺氧SUPR为27.9 mg/(g.h),TP/SS为6.3%.生物除磷颗粒污泥和反硝化聚磷颗粒污泥具有较强的除磷能力.     

金属盐(SO42-/Cl-)固体酸催化剂在污泥制生物柴油中的应用

研究NaHSO₄·H₂O（布朗斯特酸位为主）和AlCl₃·6H₂O（路易斯酸位为主）两类金属盐固体酸催化剂在污泥制取生物柴油过程中的催化性能.结果表明,经过130℃脱水的NaHSO₄·H₂O较AlCl₃·6H₂O表现更为优异,两种催化剂的最优催化条件为催化剂投加量1.2g/10g冷冻干燥污泥、反应温度130℃、反应时间4h.虽然对粗脂肪的酯化率NaHSO₄·H₂O低于AlCl₃·6H₂O,分别为（63.4±2.6）％和（68.9±1.4）％（对应的生物柴油产率分别为9.73%~10.69％和10.80%~11.39％（污泥干基））,但经过GC-MS分析发现NaHSO₄·H₂O催化的生物柴油纯度更高,品质更好;两种催化剂的重复使用性<3~5次.两种催化剂均可实现低成本、高性能且环境友好的催化污泥制备生物柴油.     

污泥固化/稳定化技术现场试验研究

固化/稳定化技术能够解决污泥处理处置中的难题,是一种高效、经济的污泥处理处置技术。但是目前对于固化/稳定化处理设备以及运行工艺方面缺少研究,对现场处理后的效果也缺少相应的评价。结合苏州甪直污水处理厂污泥固化/稳定化处理现场中试试验的需要,研制了一套污泥固化/稳定化处理设备,采用自主研发的固化/稳定化材料开展了污泥固化/稳定化处理的现场试验。现场研究的结果表明,所研制的设备及工艺能够满足污泥固化/稳定化处理的要求,处理后的污泥能够进入填埋场进行安全填埋。     

温度诱发的A/O除磷系统污泥沉降性变化与影响机理研究

本试验平行运行了两套A/O生物强化除磷系统,通过观测温度诱发的污泥性状及微生物群落结构的变化,探索了温度对污泥沉降性能的影响及机理.试验结果表明,温度从20℃升至25℃能够有效改善污泥的沉降性能,而从20℃降至15℃可以使污泥沉降性急剧恶化.升温和降温均可导致EPS中蛋白质含量在短期内急剧增加.高温(25℃)能够抑制丝状菌的生长,而低温(15℃)会刺激Thiothrix II型丝状菌大量增殖.SPSS相关性分析显示,丝状菌的数量变化不大时,污泥含磷量和不可挥发性固体含量对沉降性影响显著,EPS的增加不利于污泥沉降,污泥密度与污泥沉降性无相关性.聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)分析表明,不同温度会导致不同优势菌的生长.受高温影响较大的细菌为拟杆菌门(Bacteroidetes)和变形菌门(Proteobacteria),受低温影响较大的细菌为变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和放线菌门(Actinobacteria).     

PN/A-颗粒污泥工艺处理热水解污泥消化液

本研究构建了基于一体式厌氧氨氧化颗粒污泥及絮体污泥的部分硝化-厌氧氨氧化(PN/A)脱氮处理系统,通过运行参数优化调控实现了热水解污泥消化液的高效脱氮.试验结果表明,通过接种厌氧氨氧化菌(AnAOB)生物膜污泥与普通活性污泥、控制高游离氨(FA)(>20mg/L)和限制曝气(DO≤0.2mg/L)等运行条件,能够快速构建短程硝化-厌氧氨氧化反应,亚硝酸盐积累率可达85%以上,脱氮负荷达到0.60kgN/(m³·d).稀释后的热水解污泥消化液仍对AnAOB活性具有一定的抑制作用,导致反应器总氮负荷降至0.20kgN/(m³·d)以下;但系统内AnAOB丰度总体呈增加趋势,说明AnAOB的增殖未受到完全抑制.系统内混合污泥的平均中位径由53μm缓慢增长至109μm.定量PCR数据及高通量分析显示,该处理系统富集了较高纯度的An AOB,最大丰度占比可达8.06%,其优势菌属为Kuenenia菌属.此外,在第93运行周期下Kuenenia菌属在颗粒污泥的丰度占比大于AOB,为5.26%;絮体污泥中具有亚硝化效果的单胞菌属Nitrosomona...     

膜生物反应器处理毛纺废水的中试研究

采用中试规模(10t/d)的厌氧-好氧膜生物反应器(A/O MBR)处理毛纺印染废水.当HRT为7h,进水COD、BOD₅分别为179～358mg/L和44.8～206mg/L,试验系统对COD、BODs、色度、浊度的平均去除率分别为92.1%、98.4%、60.7%、98.9%,出水水质浓度或指标值分别为20.2mg/L、1.6mg/L、25倍、0.51 NTU.出水水质指标达到建设部生活杂用水水质标准(CJ25.1-89).A/O MBR工艺处理毛纺印染废水技术可行、操作简单、易于管理,可为工业规模应用提供技术参考.