提取方法对好氧颗粒污泥胞外聚合物组分的影响

采用超声-热提法和超声-阳离子交换树脂法（CER）提取好氧污泥颗粒化过程中不同层级的胞外聚合物（EPS），对比分析了反应器不同时期EPS的蛋白质和多糖质量分数、官能团和组分以及提取前后污泥的粒径分布。研究结果表明：超声可以有效提取不同性质污泥的疏松型EPS(LB-EPS)。热提法提取的TB-EPS质量分数相比CER法较多，但提取后余泥受热膨胀，粒径不降反增。无论采用何种提取方法，污泥颗粒化过程中TB-EPS的蛋白、多糖质量分数和二者比值的变化规律均一致。傅里叶红外光谱和三维荧光光谱分析显示，CER法提取的TB-EPS与二价阳离子关系更为密切，热提法所得的TB-EPS含有较多腐殖酸类物质。     

废水生物处理系统中胞外多聚物的研究进展

胞外多聚物（extracellular polymeric substances,EPS）是一类具有特殊形态和结构的高分子化合物。EPS普遍存在于生物聚集体内,是生物聚集体形成与稳定的关键性物质,对废水生物处理系统的稳定运行具有重要作用。文章归纳总结了EPS的组分、结构特性、可生物降解性及其吸附特性等方面的研究成果;重点从EPS的主要组成物质胞外蛋白（extracellular protein,PN）和胞外多糖（extracellular polysaccharide,PS）以及结构特性中紧密附着型EPS（tightly bound EPS,TB-EPS）和松散附着型EPS（loosely bound EPS,LB-EPS）的研究出发,论述了EPS对生物聚集体的影响,适当升高PN和PS的含量有助于污泥絮凝,然而过多的PS含量将可能对污泥的沉降与脱水性能起负面影响。文章还分析了其影响机理,PN和PS能够有效促进污泥絮凝可能是由于PN表面电负性和高疏水性的影响以及PS的生物凝胶特性和吸附架桥作用。     

Ni2+浓度变化对厌氧污泥胞外聚合物的影响

文章研究了厌氧污泥胞外聚合物受到Ni²⁺进水浓度变化的影响，分析厌氧污泥中松散结合型胞外聚合物(LB-EPS)和紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)随Ni²⁺浓度增加而变化的规律，并对LB-EPS和TB-EPS进行三维荧光光谱(3D-EEM)分析，对厌氧污泥沉降性能与LB-EPS和TB-EPS含量变化相互间的关系进行探究。随着进水Ni²⁺质量浓度由0增加至25 mg/L的过程中，污泥LB-EPS质量分数由9.34 mg/g(以MLVSS计)增加至62.91 mg/g,蛋白(PN)与多糖(PS)质量比由3.32降至2.54,LB-EPS含量的变化与污泥容积指数(SVI)的变化呈正相关性；TB-EPS质量分数由23.21 mg/g(以MLVSS计)增加至72.15 mg/g, PN/PS由3.70降至3.05,TB-EPS含量的变化与SVI的变化呈正相关性。3D-EEM光谱显示，在进水Ni²⁺质量浓度为25 mg/L下，厌氧污泥LB-EPS和TB-EPS中芳香类蛋白和色氨酸类蛋白是重要的响应物质。     

污泥调理剂与有机高分子絮凝剂联合作用对污泥脱水性能影响的研究

结合污泥调理剂和有机高分子絮凝剂在调理活性污泥中体现出的优缺点,将两者联合用于活性污泥的调理。先后投加不同量的调理剂和絮凝剂于活性污泥中,研究其对污泥絮体特征和脱水性能的影响。结果表明,当两者投加量分别为1%和0.5%时,污泥泥饼含水率降到最低,为75.41%,且污泥过滤性能得到较好的改善。这是由于调理剂的投加改变了污泥絮体结构,导致胞外聚合物（EPS）的分布发生变化,改善了污泥的脱水性能,絮体颗粒粒径减小,而投加有机高分子絮凝剂使得污泥絮体重新絮凝,从而提高脱水速度。     

溶菌酶辅助壳聚糖调理对活性污泥脱水性能的影响及其机理

通过测定真空抽滤泥饼含水率、污泥比阻、污泥ζ电位，研究溶菌酶辅助壳聚糖调理对活性污泥脱水性能的影响，并通过提取污泥絮体形态学特征进行二维分形维数(D₂)分析，深入剖析污泥脱水机理。结果表明，溶菌酶辅助壳聚糖调理后泥饼含水率下降了约21.3%,污泥比阻下降了约94.5%,活性污泥脱水性能得到显著提高。分析调理前后的污泥ζ电位和絮体形态，发现污泥双电层被压缩，污泥|ζ|电位降至0.28 mV,同时污泥絮体密实程度增加，D₂值提高到1.748,说明溶菌酶辅助壳聚糖调理活性污泥可以促进污泥胶体的脱稳、絮凝，压缩絮体颗粒间孔隙并释放部分间隙水。     

PAC投加对膜生物反应器的污泥特征和膜污染的影响

考察了投加粉末活性炭( PAC)对长期运行的膜生物反应器(MBR)中污泥混合液特性和膜污染的影响,并分析了其对膜污染的影响机理.结果表明,PAC的投加使污泥絮体平均粒径增加、污泥的粘度减小,而对污泥含量影响不大.投加PAC可降低混合液中溶解性EPS含量,质量浓度从MBR反应器混合液中的平均87.17 mg·L-1降至PAC-MBR反应器内65.54 mg·L-1;同时PAC对膜表面的EPS也有吸附作用,能将沉积在膜表面的EPS吸附到其表面,使得膜表面的EPS质量浓度从MBR反应器内的970.6 mg·L-1降至PAC-MBR反应器内的699.0 mg· L-1,同时改变了膜表面的EPS组成,使得蛋白质、多糖的质量比降低,减缓了膜的有机污染,延长了膜组件的清洗周期.     

脱硫灰调理对污泥脱水性能的影响

利用脱硫灰调理生活污水剩余污泥并探讨了其作用机理,结果显示,脱硫灰可明显改善污泥脱水性能,单独用脱硫灰调理污泥,投加量为3 g·L^-1时,污泥沉降体积最大为519.5 ml,比阻有效降幅达47.56%;脱硫灰使污泥中胞外聚合物(EPS)脱离并释放出结合水,脱硫灰与聚丙烯酰胺(PAM)联用处理污泥可得到比单独投加PAM更好的脱水效果;通过对比脱硫灰处理前后污泥的粒径分布和扫描电镜照片(SEM)发现,经过脱硫灰处理后,污泥絮体粒径较原泥明显减小,污泥絮体细孔的骨架结构被改变,形成更结实致密而具有较大孔径的絮体,使污泥中的水分更容易脱除,PAM有较好的吸附桥连作用,使已脱稳的污泥絮体迅速形成更大的絮体,更易固液分离,从而提高污泥脱水性能。     

活性污泥中微生物胞外聚合物(EPS)影响膜污染机理研究

为了深入解析胞外聚合物（EPS）对膜污染影响,采用8种具有较好代表性的活性污泥在恒压（△H=78cm）重力自流连续出水方式下进行4h短期膜过滤实验。研究结果表明,随着溶解性EPS浓度的增加,膜污染阻力随之增大（rp=0.847）,LB-EPS与膜污染阻力呈现强正向相关（rp=0.753）,蛋白质类LB是影响MBR膜污染的主要物质;Zeta电位、污泥黏度μ、SVI与膜污染阻力呈现良好的相关性,LB-EPS是引起污泥混合液中Zeta电位、污泥黏度μ和SVI变化的主要原因。通过滤膜污染过程分析,滤饼层的形成是控制膜污染的决定性阶段,并且随着膜面EPS量的积累,滤饼层阻力逐渐增大,进一步分析得出污泥混合液中LB-EPS、溶解性EPS影响着膜面EPS量;膜面污染物红外谱图分析验证了EPS是膜表面主要污染物。     

EPS对活性污泥絮凝沉降性能与表面性质的影响

采用序批式生物反应器（SBR）处理模拟废水,在葡萄糖作为碳源的条件下,调整进水碳源浓度改变系统内EPS含量,考察EPS的变化对活性污泥絮凝沉降性能及其表面性质的影响。结果表明,出水悬浮固体浓度（ESS）愈小,污泥絮体重絮能力（FA）越大,絮凝效果愈好。随着EPS的增加,ESS和污泥容积指数（SVI）升高,FA和ZSV降低,导致活性污泥絮凝性能和沉降性能下降。EPS与ESS呈正相关,EPS与FA呈负相关（R2分别为0.9916和-0.9941）,EPS与SVI呈正相关性,EPS与区域沉降速率（ZSV）呈负相关性（R2分别为0.9451和-0.9805）。同时,EPS的增加对污泥表面性质产生重要影响,EPS的增加导致污泥表面Zeta电位下降,污泥相对疏水性RH逐渐降低。Zeta电位的下降和RH的降低直接引起SVI和ESS增大,导致污泥絮凝沉降性能下降。EPS总量与Zeta电位和RH的相关性系数R2分别为-0.99、-0.9979。     

铁基污泥炭活化过硫酸盐调理剩余污泥脱水的效能和机理研究

为了改善剩余污泥的脱水性能,采用铁基污泥炭(Iron-SBC)活化过硫酸盐(PDS)调理污泥。研究了PDS投加量、Iron-SBC投加量、反应时间、反应温度以及初始pH对剩余污泥脱水的影响,并分析了其机理。结果表明：65℃条件下,在单位质量TSS的PDS投加量150 mg/g、Iron-SBC投加量350 mg/g,初始pH=6.68时,经Iron-SBC/PDS调理20 min后,污泥毛细吸水时间、污泥比阻和泥饼含水率分别达到8.4 s、5.4×10¹² m/kg、73.5%。机理分析表明,调理过程中发生了氧化反应,原本紧密平整的污泥絮体和胞外聚合物被破解,结合水被释放,污泥中高亲水性的紧密型胞外聚合物(TB-EPS)向松散型胞外聚合物(LB-EPS)和溶解性胞外聚合物(S-EPS)转化,对污泥脱水不利的蛋白质被氧化降解,TB-EPS的减少和铁离子的中和作用使Zeta电位上升;具有刚性结构的Iron-SBC降低了泥饼的压缩系数,同时在Fe³⁺絮凝作用下,污泥分形维数变大。最终在“氧化-骨架构建”耦合作用下,剩余污泥实现了深度脱水。     

不同氨氮含量对厌氧颗粒污泥理化特性的影响

通过序批式试验,研究了氨氮含量变化对厌氧颗粒污泥去除有机物及氨氮效能的影响,并通过紫外可见光谱（UV-Vis）、三维荧光光谱（EEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）对厌氧颗粒污泥的溶解性微生物产物（SMP）、疏松胞外聚合物（LB-EPS）及紧密胞外聚合物（TB-EPS）进行了分析。结果表明,当进水氨氮浓度增加到1000 mg·L^-1时,厌氧颗粒污泥对COD去除率由对照组的94.19%下降至93.33%,其对COD去除影响不明显;但NH₄⁺-N去除率由40.6%降至7.9%,去除效率明显降低。UV-Vis谱图分析表明,LB-EPS与TB-EPS在205～210 nm处出现了吸收峰,表明其中均含有苯环与双键结构,且随着氨氮浓度的增大,吸收带出现了红移。EEM谱图分析表明,随着氨氮浓度的增大,SMP中芳香蛋白吸收峰强度降低,而在E_X/E_M为370～390/420～450 nm处的类胡敏酸吸附峰增强;对于LB-EPS而言,辅酶F₄₂₀吸收峰消失,表明高氨氮浓度对产甲烷菌的活性产生了抑制作用;同时TB-EPS类蛋白荧光峰发生了红移。而由LB-EPS的FTIR谱图可知,氨氮浓度为1000 mg·L^-1时,LB-EPS中存在较多的羧酸。通过利用UV-Vis、FTIR、EEM谱图可对厌氧颗粒污泥的SMP、LB-EPS、TB-EPS进行较为全面的分析,从而为指导厌氧反应器的运行提供科学借鉴。     

低强度超声波对短程硝化污泥的影响

以周期性超声辐照的污泥为研究对象，在序批式反应器（SBR）中开展超声波对短程硝化效果的研究，并进一步研究超声波对酶活性、脱氮速率、胞外聚合物的影响。结果表明，0.1~0.7W/mL的超声波均可促进短程硝化，最高亚硝酸盐积累率（NAR）达98.21%。超声波通过强化氨单加氧酶（AMO）活性，抑制亚硝酸盐氧化酶（NXR）活性促进短程硝化，AMO活性最高同比增长63.84%，NXR活性最高下降89.03%。比脱氮速率、反应器脱氮速率并不完全与酶活性变化趋势一致，AOB关键酶活性仅与比氨氧化速率（SAOR）变化一致，而NOB关键酶活性与反应器亚硝酸盐氧化速率（NOR）一致，超声波引起的污泥减少对AOB菌群数量的负面影响大于NOB。周期性超声后，污泥EPS的总量随声能密度先增加后减少，超声波对LB-EPS的剥离大于TB-EPS，对多糖的剥离大于蛋白质，较高的声能密度会造成蛋白质的积累。     

活性污泥对垃圾渗滤液吸附等温线的研究

采用MLSS为6000mg／L的活性污泥为吸附剂,对水样进行三级吸附试验,研究了在不同的曝气时间、pH和污泥浓度对活性污泥吸附量的影响及活性污泥吸附深度处理垃圾渗滤液的吸附等温线。试验结果表明：活性污泥吸附平衡时间为2h,pH为3～9时,活性污泥吸附量几乎不变。随着污泥浓度的升高,活性污泥的吸附量增大,污泥浓度升至6000mg／L后吸附量变化不大。一级、二级活性污泥吸附等温线更好的符合Freundlich公式等温式,吸附常数n介于1～10之间,说明活性污泥是良好的吸附剂,三级活性污泥吸附等温线则更好的符合Iangmuir公式等温式。     

污泥-锯末混合ZnCl2活化制备活性炭

以城市污水厂二沉池污泥为主要原料、固体ZnCl2为活化剂,添加一定量锯末,在高温管式炉中采用化学活化法制备污泥活性炭,通过单因素实验考察了锯末添加率、盐料比、活化温度、活化时间对污泥活性炭吸附性能的影响. 结果表明,锯末添加量为20%、盐料质量比为2.0、活化温度为550℃、活化时间为15 min时,所得活性炭碘吸附性能最优,达679.25 mg/g;污泥活性炭具有发达的孔结构,其比表面积达609.68 m2/g,总孔容为0.51 cm3/g,平均孔径为3.51 nm.     

生物膜中反硝化除磷作用的研究

分析了生物膜反硝化除磷系统在生物量,污泥龄,以及碳、氮、磷质量比方面和活性污泥法反硝化除磷系统的差异。通过试验给出了生物膜反硝化除磷系统的最佳污泥龄等运行参数,并对试验现象和结果在理论上进行了分析。试验结果表明,生物膜反硝化除磷系统的最佳水力停留时间为15 d,和活性污泥法反硝化除磷系统的最佳水力停留时间(约12 d)相差不大;生物膜反硝化除磷系统的最佳碳、氮、磷质量比为26.6∶7.67∶1,其中最佳碳、氮质量比为3.5,最佳碳、磷质量比为26.6。     

水热污泥渣活性炭的制备及其应用

利用城市污水厂剩余污泥经水热反应(T=320℃、P=12 MPa、RT=10 min)得到的污泥水热渣为原料,以ZnCl2为活化剂制备污泥水热活性炭。通过正交、单因素分析,研究制备工艺条件对污泥活性炭碘吸附性能及产率的影响。结合比表面积、孔径分布和浸出特性,对制备的污泥活性炭的性能进行评价,并探讨其作为水处理吸附剂的去除效果。结果表明当活化温度为450℃、活化时间为30 min、ZnCl2浓度为40%、固液比为1∶2时为最佳制备条件,制得的水热污泥活性炭的碘吸附值为543 mg/g、产率为56.0%。其比表面积为501.4 m2/g、平均孔径为5.78 nm、孔体积为0.47 mL/g、微孔体积为0.18 mL/g、中孔体积为0.21 mL/g,污泥中重金属大多被固化。将该产品用于处理ASBR出水,当吸附平衡时间约为90 min、投加量为11 g/mL时,COD的去除率为87%,吸附容量为76.82 mg/g。     

Enhancement of biological fermented sludge dewaterability by inoculation of filamentous fungi Mucor circinelloides XY-Z and Penicillium oxalicum LY-1

Abstract

The two filamentous fungi of Mucor circinelloides XY-Z and Penicillium oxalicum LY-1 isolated from citric acid wastewater sludge collectively enhanced sludge dewaterability by 85.83% to achieve the lowest value of normalized sludge specific resistance (SRF) to 6.8?×?10¹¹ m·L/kg·g-TSS. The results showed that 75.77% of slime extracellular polymeric substances (EPS), 42.99% of protein in slime EPS and 60.27% of polysaccharide in LB-EPS were degraded during activated sludge treatment by the two mixed fungi of Mucor circinelloides XY-Z and Penicillium oxalicum LY-1, contributing to the conversion of 64.61% of bound water wrapped in EPS into free water, thereby improving activated sludge dewaterability.     

微波法制备秸秆活性炭初步研究

以棉花秸秆为原料,采用微波法在不同操作条件下制备活性炭,通过检测活性炭样品的亚甲基蓝吸附值和碘吸附值,探讨了浸渍比、浸渍时间、微波功率、微波辐照时间和氯化锌质量分数等操作条件对活性炭样品性能的影响。制备出的吸附剂吸附性能优于商业活性炭。     

Fenton试剂对剩余污泥脱水性能的改善

研究了利用Fenton试剂调理城市污水处理厂剩余污泥,通过测定污泥毛细吸水时间(CST)、污泥比阻(SRF)和泥饼含水率来表征污泥脱水性能的变化,分别考察了污泥初始pH、H2O2投加量、H2O2/Fe2+、反应温度和反应时间对污泥调理效果的影响。综合考虑,确定Fenton调理污泥的最佳条件为:pH=3、抽滤脱水和离心脱水H2O2最佳投加量分别为3 g/L和9 g/L、H2O2/Fe2(+质量比)最佳范围为8～12、反应温度50℃、反应时间60 min。对污泥离心上清液中胞外聚合物(EPS)含量的研究表明,Fenton调理后污泥上清液中蛋白质和多糖含量有大幅升高,说明Fenton试剂能有效氧化破解EPS,从而提高污泥的絮凝性,改善污泥的脱水性能。Fenton氧化后污泥颗粒粒径变小,比表面积增大。