表面活性剂调理下污泥中胞外聚合物分布与束缚水含量的关系

通过考察污泥调理过程中滤饼含水率、束缚水含量变化、EPS各层组分分布、傅里叶红外光谱等指标,研究表面活性剂作用下,胞外聚合物分布与束缚水含量的变化关系。研究结果表明:十二烷基二甲基苄基氯化铵(1227)的加入导致污泥中紧密结合的胞外聚合物(TB-EPS)含量降低,松散结合的胞外聚合物(LB-EPS)、黏液层胞外聚合物(S-EPS)含量升高,有效降低束缚水的含量,提高了污泥脱水效果。表面活性剂投加量为75 mg·g-1时,污泥中束缚水含量降至1.58 g·g-1,污泥滤饼含水率降至65.78%。在表面活性剂作用下,部分EPS水解生成小分子有机物,S-EPS中有机官能团的总量和种类都有明显增多。TB-EPS占污泥中EPS总量的大部分,其中,蛋白质、多糖与束缚水存在显著的正相关性,是影响污泥束缚水含量的主要因素。     

不同pH值下胞外聚合物对污泥脱水性能及束缚水含量的影响

研究了不同pH值下污泥脱水性能和束缚水含量的变化,通过测定污泥调理过程中各层胞外聚合物( S-EPS、LB-EPS和TB-EPS)中蛋白质和多糖的含量、S-EPS中有机官能团以及有机酸的含量,探讨了胞外聚合物对污泥脱水性能及束缚水含量的影响.酸性条件下,污泥的脱水性能明显好于中性条件,并且pH值为3.03时,污泥滤饼含水率( WC)和毛细吸水时间( CST)均降至最低,分别为60.8%和25.4 s;碱性条件下,污泥中束缚水的含量明显增加,WC和CST均大幅升高,污泥脱水性能恶化.酸碱的加入导致污泥中TB-EPS含量降低,LB-EPS和S-EPS含量升高,并且EPS各层组均与WC、CST以及束缚水含量具有很强的相关性,其中S-EPS与污泥脱水性能以及束缚水含量的相关性最显著.酸碱调理过程中,部分EPS水解生成有机酸等小分子有机物,S-EPS中有机官能团的总量和种类都有明显增多.     

污泥处理条件对臭氧破解污泥能力的影响

利用臭氧强氧化性,使污泥细胞破解有机质溶出,实现活性污泥的全循环再生化处理,达到污泥“零排放”的目的.本研究改变处理条件(臭氧投加量、反应时间和空气进气量等),系统地检测反应前后污泥混合液的各项指标(总悬浮固体、挥发性悬浮固体、溶解性化学需氧量、氨氮、总磷、污泥沉降比),探讨臭氧氧化破解污泥反应的机理.由实验可知,在臭氧氧化破解污泥实验中,投加的臭氧量(相对于总悬浮固体)为0.27 g/g,反应时间为30 min,空气进气量为2.0 L/min时,破解的效果达到最佳,总悬浮固体的减少量达到2.8 g/L.气体流量越大破解效果越好,在空气进气量为2.0 L/min的条件下,臭氧氧化破解污泥实验效果最佳.随着臭氧投加量的增加,MLSS减少速率将由慢到快,然后趋于平缓,最佳投放量为0.25 g/g时,总悬浮固体减少量为1.42 g/L,SCOD的增加量为626 mg/L,氨氮和总磷的增加量分别为10.7、1.068 mg/L.     

单过硫酸氢钾复合盐对剩余污泥厌氧发酵的影响

为了研究单过硫酸氢钾复合盐(PMS)对剩余污泥厌氧发酵的影响,将不同剂量的PMS投加至剩余污泥厌氧发酵系统中,分析污泥溶液化率、污泥分解率、可挥发性脂肪酸(SCFAs)、蛋白质和多糖、水解酶、发酵污泥毛细吸水时间(CST)及可挥发性悬浮固体浓度(MVLSS)等指标.研究发现,在污泥中投入适量的PMS能够有效地促进污泥水解酸化,提高污泥减量率.结果表明,当PMS为0.04~0.08 mg/mg时污泥发酵性能最佳,水解酸化性能相近.当PMS大于0.08mg/mg时,污泥发酵性能下降,且该条件下药剂消耗成本较高,不利于发酵系统运行.研究同时发现,PMS能够显著提高SCFAs中乙酸的比例,乙酸比例最高可达到75.55%,同时降低丙酸比例,丙酸比例最低可达到0.92%.     

HRT及EPS对ABR中污泥性能的影响

采用厌氧折流板反应器(ABR)处理精对苯二甲酸(PTA)废水,分别测定4个不同水力停留时间(HRT)下反应器的处理性能及污泥特性结果表明:随着HRT由40.0 h减小到25.0 h,反应器第1格室化学需氧量(COD)去除率、混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)及其与混合液中总的悬浮固体浓度(MLSS)之比、最大比产甲烷活性都显著下降,但缩短HRT对较后的格室污泥性能的影响沿水流方向逐渐减小。而且,污泥中疏松层胞外聚合物(LB-EPS)及其多糖的量与最大比产甲烷活性呈显著正相关关系(r>0.687),表明EPS产生有利于ABR在负荷冲击下维持较好的污泥活性。因此,采用ABR能够高效而稳定地处理PTA废水。     

Fe~(2+)激活过一硫酸盐调理剩余污泥的研究

以浓缩池污泥为研究对象,采用Fe~(2+)激活过一硫酸盐(HSO_5~-,PMS)氧化法调理剩余污泥。研究了Fe~(2+)与PMS的摩尔比,PMS投加量,初始pH值,Fe~(2+)的投加方式以及温度对污泥脱水性能的影响。研究结果表明:对污泥比阻(SRF)降低率影响顺序由大到小依次为:PMS投加量,pH值,n(Fe~(2+))/n(HSO_5~-)摩尔比;污泥脱水性能的最佳条件:温度25℃,Fe~(2+)与HSO_5~-的摩尔比为1∶1,PMS投加量为1.2mmol/g TS,pH不调节,Fe~(2+)一次投加,在此条件下污泥比阻降低率达到90.98%.对Fe~(2+)激活过一硫酸盐氧化法调理前后污泥的胞外聚合物(EPS)采用三维荧光光谱图进行分析,结果表明:污泥脱水性能的提高与LB-EPS(松散型)和TB-EPS(紧密型)相关,部分LB-EPS和TB-EPS被Fe~(2+)激活PMS氧化降解,释放出大量的结合水,从而提高了污泥的脱水性能。     

微波耦合Fe~0/H_2O_2对剩余污泥脱水性能的影响

以污泥比阻(SRF)、泥饼含水率和毛细吸水时间(CST)作为参考指标,系统探讨了微波耦合Fe~0/H_2O_2(MW-Fe~0/H_2O_2)类芬顿反应中初始pH值、微波功率、反应时间、H_2O_2投加量与Fe~0投加量等因素对剩余污泥脱水性能的影响,并通过类比实验阐述了MW-Fe~0/H_2O_2改善污泥脱水性能的作用机理。结果表明:当初始pH值为3、微波功率为400 W、反应时间为150 s、H_2O_2投加量为90 mg/g、Fe~0投加量为60 mg/g时,污泥的脱水性能达到最佳,此时,SRF、泥饼含水率和CST分别降低了90.5%,15.5%和63.3%。污泥胞外聚合物(EPS)组分分析结果表明,紧密型胞外聚合物(TB-EPS)中蛋白质和糖类的减少与污泥脱水性能提高正相关。三维荧光光谱(3D-EEM)显示,TB-EPS中溶解性微生物副产物和色氨酸类蛋白被氧化降解,有利于改善污泥的脱水性能。     

工业化UASB反应器污泥无载体颗粒化特性研究

以阿维菌素废水为处理对象,在工业化中温上流式厌氧污泥床（UASB）反应器中研究了污泥无载体颗粒化过程中的污泥特性。研究表明,接种絮状污泥,经过189d运行成功实现污泥无载体颗粒化。在污泥颗粒化过程中污泥特性发生了显著变化：挥发性悬浮固体（VSS）与悬浮固体（SS）的质量比由接种时的0．45提高到0．8;最大比产甲烷速率由57．3提高到299mL／（gVSS·d）;胞外聚合物（ECP）与污泥质量比由31．4提高到58．3mg／g,同时发现ECP含量的增加对于促进污泥无载体颗粒化起到了关键作用。成熟颗粒污泥以灰黑色为主,粒径为1．0～2．0mm,密度为1．082g／cm^3,平均沉降速度为65．3m／h。颗粒污泥表面以丝状菌和杆菌为主,内部多为球菌和短杆菌。     

燃煤厂烟气脱硫废水处理新策略及其作用机制

为了探究颗粒污泥对燃煤厂烟气脱硫废水营养型污染物的去除及微生物种群结构的变化特征,建立序批式厌氧/好氧反应器,以预处理后的燃煤厂烟气脱硫废水为研究对象,分析了污泥颗粒化进程中污泥特征,营养型污染去除及微生物群落结构的演变规律。结果表明污泥颗粒化进程中污泥沉降指数（SVI）显著下降,污泥中生物量显著升高,在120 d时,SVI下降至62 mL/g,混合液总悬浮固体（MLTSS）升高至7.1 g/L。此外颗粒污泥胞外聚合物中蛋白质（PN）显著提高,PN/多糖（PS）升高至2.71-2.74。在稳定运行期,颗粒污泥对COD,NH4+-N及总磷(TP)去除效率分别高达89.25-89.56%,93.4%和73.2%。微生物群落结构演变揭示污泥颗粒化进程提高Comamonadaceae及Pseudomonadaceae的相对丰度,从而提高脱氮除磷效率。     

好氧颗粒污泥的快速培养与污泥特性分析

为研究不同沉淀时间对污泥颗粒化过程的影响,采用序批式反应器,通过逐步缩短沉淀时间快速培养出好氧颗粒污泥.研究结果表明:在此过程中,污泥浓度逐渐降低,沉降性逐渐改善,污泥中无机质含量逐渐增加;不同沉淀时间所培养的污泥粒径不同,且污泥平均粒径与沉淀时间具有很好的负相关性;只有沉淀时间小于5min,才能形成颗粒污泥.污泥胞外聚合物(EPS)含量分析结果表明多糖在污泥颗粒化过程中起主要作用;在沉淀时间从7 min缩短至5 min的污泥颗粒化过程中,胞外聚合物中多糖的含量(以VSS计)由(140.98±19.54) mg/g增加到(310.79±50.86) mg/g;缩短沉淀时间是序批式反应器中快速培养好氧颗粒污泥的有效策略,且污泥快速好氧颗粒化要求的沉淀时间不能长于5 min.     

好氧颗粒污泥中胞外聚合物作用机理的探讨

结合国内外对胞外聚合物和好氧颗粒污泥技术的最新研究进展,探讨胞外聚合物主要成分蛋白质和多糖对好氧颗粒污泥形成、结构及稳定性的作用机理。蛋白质能增加污泥表面相对疏水性和降低污泥表面电负性,而多糖则起到架桥作用,EPS主要成分变化所引起的疏水反应、离子反应、正负电荷中和反应、架桥作用以及静电反应共同作用于好氧颗粒污泥中。同时分析了剪切力、有机负荷、接种污泥、基质类型、好氧饥饿期等培养条件对胞外聚合物的影响。     

电化学氧化改善剩余污泥脱水性能的研究

随着污水接管处理率的不断提高,污水处理厂中产生的剩余污泥量也持续增加.剩余污泥由于含水量高且脱水困难,其处理处置问题已成为目前污水处理中的一个重点和难点.近年来,电化学氧化预处理剩余污泥的方法由于具有反应条件简单、操作容易及反应高效低耗等特点受到关注.以RuO_2/Ti为阳极,通过单因素试验得到电化学氧化处理污泥的最佳条件:电流密度40 mA·cm~(-2),极板间距为2 cm,起始pH为3,电解处理40 min.从污泥胞外聚合物(extracellular polymer substance,EPS)的含量与分布特征、污泥表面电荷量以及粒径分布变化情况分析得出,污泥经阳极氧化作用后,紧密结合层(TB-EPS,tightly bound-layer-EPS)中有机物通过污泥破解被释放到溶液层(S-EPS,soluble-layer-EPS)和松散层(LB-EPS,loosely bound-layer-EPS)中.污泥中被EPS束缚的水分得到有效地释放,改善了污泥的脱水性能.     

污染物纳米二氧化钛对污泥厌氧溶解性及产气效率的影响

在连续流反应器中探究了纳米二氧化钛(TiO_2 NP)对污泥厌氧溶解及产气的影响。实验结果表明TiO_2 NP对污泥厌氧消化的影响与TiO_2 NP的浓度有关,低浓度TiO_2 NP对污泥的溶解及产气影响不明显,然而高浓度TiO_2 NP严重抑制污泥溶解及甲烷产量。当TiO_2 NP的浓度由0增加至200 mg/L时,甲烷产量由161 mL/g挥发性悬浮固体(VSS)下降至124 m L/g VSS。机理分析表明高浓度TiO_2 NP能够抑制关键酶的活性并对产甲烷化产生严重的抑制作用。     

曝气生物滤池生物膜胞外聚合物提取方法对比研究

以曝气生物滤池生物膜作为研究对象,采用去离子水作为提取液,对比考察了8种方法对生物膜胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)提取效率及其组分含量的影响,同时利用紫外可见光(UV-vis)光谱分析不同方法在EPS提取过程中对细胞的破坏程度,确定生物膜EPS提取的最佳方法.结果表明,热提法(60℃)对生物膜紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)提取效率最高,提取量可达132.0mg/g,且对细胞破坏程度最轻,DNA含量约占TB-EPS总量的7.0%,表明热提法是生物膜EPS提取的有效方法.     

胞内聚合物在絮凝体与丝状菌污泥中的形成

研究了两种反应器 (间歇式反应器和连续流反应器 )在使用两种有机基质 (葡萄糖和乙酸钠 )的条件下 ,污泥膨胀发生及与胞内聚合物形成的关系 .得到结论 :丝状菌降解化学需氧量COD的速率和形成胞内有机聚合物的速率较慢 ,且整个过程几乎速率不变 ;胞内有机聚合物形成量比絮凝体污泥少 ;而絮凝体污泥有极为明显的初期COD快速降解与胞内有机聚合物快速形成阶段     

脱硫灰--FeCl3联合作用改善污泥的脱水性能

以毛细吸水时间和滤饼含水率为评价指标,研究脱硫灰-FeCl3对污泥脱水性能的影响.通过污泥各层胞外聚合物含量的变化以及红外光谱分析,探讨脱硫灰-FeCl3调理污泥的作用机理.结果表明：脱硫灰和FeCl3对污泥进行联合调理的处理效果明显好于这两种调理剂单独投加的处理效果.在调理过程中,脱硫灰-FeCl3将大量紧密结合的胞外聚合物剥落,部分转化为结合度更低的上清液层胞外聚合物和松散结合的胞外聚合物,部分被Fe( OH)3吸附而除去,有效降低毛细吸水时间和滤饼含水率. Pearson相关性分析表明,紧密结合的胞外聚合物与毛细吸水时间和滤饼含水率均存在显著的正相关性,是影响污泥脱水性能的重要因素.污泥滤液红外光谱分析表明,脱硫灰-FeCl3使胞外聚合物剥落进入上清液的同时水解生成氨基酸、脂肪酸等小分子有机物.脱硫灰和FeCl3的最佳投加量分别为300 mg·g-1和60 mg·g-1,毛细吸水时间和滤饼含水率分别降至14.3 s和70.22%,相比于原泥分别降低98.48%和16.10%,脱水性能得到大幅改善.     

A／O 两种工况条件下污泥胞外聚合物的比较研究

研究A/O全部回流与部分回流工艺各反应阶段污泥胞外聚合物的组成情况以及与污泥性能的关系,采用蒽酮-硫酸法、考马斯亮蓝法分别测定了污泥胞外聚合物中多糖和蛋白质的浓度,结果表明,污泥的絮凝沉降性与多糖蛋白质总量没有明显规律,而是受多糖与蛋白质比值的影响,多糖所占比例越大,污泥絮凝性就越差;多糖与蛋白质比值在中性环境比碱性环境和酸性环境大,多糖/蛋白质值约32.7,酸性环境下,多糖与蛋白质比值最小,多糖/蛋白质值约4.72．     

铝离子对低温好氧颗粒污泥颗粒化的强化作用

研究了低温条件下Al 3+对好氧颗粒污泥颗粒化的强化作用.在Al 3+质量浓度为30.0mg.L-1条件下,经强化颗粒化作用的好氧颗粒污泥仅需40d即可以培养成熟,其表面光滑,结构紧密,具有较好的沉淀性能和较高的生物量.培养成熟的低温好氧颗粒污泥对污水具有较高的处理效能,COD,NH4+-N和PO34--P去除率分别达到85.6%,88.8%和91.9%,较好地实现了碳氮磷的低温高效同步去除.低温好氧颗粒污泥形成过程中,胞外聚合物中蛋白质类的质量分数明显升高,达到9.25mg.g-1,蛋白质类与多糖类的质量比(PN/PS)为1.10,说明较高含量的蛋白质类是好氧颗粒污泥形成的重要因素.同时,加入30mg.L-1 Al 3+后,污泥zeta电位从-18.40mV逐渐升高到-6.51mV,表明污泥之间静电斥力减小有利于污泥聚集,形成颗粒.     

低温城市污水处理污泥特性试验研究

低温条件下（15～3℃）,在活性污泥法处理城市污水实验室研究过程中,对污泥浓度、污泥沉降性能、粒度、胞外聚合物（EPS）、脱氢酶活性、摄氧速率、污泥膨胀进行了研究。研究结果表明：随着温度降低,污泥沉降性能变差,引起沉降性能变差的原因是污泥浓度与胞外聚合物共同作用的结果;温度降低过程中,胞外聚合物分泌量呈增大趋势;微生物活性降低,并在15～13℃间降低变化明显;产生污泥膨胀现象的原因可能是丝状菌黏性物质分泌过多造成的。     

正渗透微生物燃料电池处理污泥

采用正渗透微生物燃料电池(OsMFC)浓缩消化剩余污泥,并将污泥化学能转化为清洁电能回收.结果表明:在外阻为470Ω时,OsMFC输出电压为200~212mV,输出功率密度为218~244mW·m-3;由于正渗透(FO)膜浓缩作用,反应器运行结束时,污泥体积减少为原体积的41.3%,系统产水率为58.7%;在24d运行过程中,阳极室内污泥总化学需氧量、混合液悬浮固体、混合液挥发性悬浮固体消解率分别为22.2%,32.8%和47.6%.