城市污水处理厂污泥的化学调理特性研究

向5种不同来源污泥投加聚合氯化铝(PAC),通过比阻(SRF)的变化确定PAC最优投加量。探讨了污泥中束缚水含量、Zeta电位(ZP)对SRF的影响,并考察污泥胞外聚合物(EPS)中蛋白质、多糖含量与束缚水、ZP电位的关系。结果表明:污泥束缚水含量升高、ZP降低均不利于SRF减小。而EPS的多糖、蛋白质含量增加,导致原污泥的束缚水含量升高、ZP降低,PAC最优投加量增加。相对于蛋白质,多糖含量的变化对PAC最优投加量的影响更为明显。     

絮凝剂投加对MBR工艺膜污染及污泥混合液性能的影响

采用FeCl_3、聚合硫酸铁(PFS)及聚合氯化铝(PAC)作为絮凝剂,考察其对AO-MBR混合液性质及膜污染的影响。投加絮凝剂对COD及氮的去除影响较小,而TP的去除效果有所提高,其中投加PAC的反应器出水TP浓度最低;投加絮凝剂能有效缓解膜污染,且膜污染延缓作用的大小依次为:PACPFSFeCl_3;投加絮凝剂对反应器溶解性微生物产物(SMP)及胞外聚合物(EPS)中的多糖及蛋白质均有一定的去除作用,且多糖的去除率高于蛋白质;由分子量分布的分析结果可知,投加无机絮凝剂能够吸附反应器中的溶解性大分子类物质,将其转化到固相体系中,并通过絮凝作用使反应器中的小颗粒物质脱稳聚集形成大颗粒物质,从而缓解膜污染。     

聚合氯化铝强化好氧颗粒污泥的形成及污染物去除特性研究

在反应器中分别投加不同质量浓度的聚合氯化铝溶液(分别为0、50、100、400 mg/L废水),作为对照组、低PAC组、中PAC组、高PAC组,培养好氧颗粒污泥。研究发现,培养70天后:除对照组外其余3组均能形成颗粒污泥;随着PAC投加量的增加,4组反应器污泥质量浓度、比重逐渐增高,污泥体积指数、污泥的含水率和不完整性系数逐渐降低;4组反应器的COD去除率分别为95%、98%、98%和98%,氨氮去除率分别为60%、94%、99%和99%,总无机氮去除率分别为58%、84%、79%和78%;投加PAC的3组污泥比好氧速率、硝化速率、反硝化速率均高于对照组,投加PAC的3组中随着PAC投加量的增加,污泥的硝化速率逐渐增高,比好氧速率、反硝化速率逐渐降低。     

进水负荷交替变化对好氧污泥颗粒化的促进

在序批式活性污泥法反应器(SBR)中,接种普通絮状污泥,在交替变化的负荷下培养好氧颗粒污泥,研究分析好氧污泥颗粒化的形成过程并检测颗粒污泥形成中污染物的变化规律。结果表明,进水负荷的交替变化可以增强反应器的贫富基质促使颗粒污泥快速形成,污泥颗粒化中胞外聚合物含量呈增加趋势,其中胞外蛋白质对好氧污泥颗粒形成中起到主要作用,而胞外多糖有助于维持好氧颗粒污泥系统运行的稳定性,另外变负荷还可筛选出微生物种类丰富度高的颗粒污泥。经过105 d,反应器内颗粒污泥的粒径多数为1.0~1.25 mm,混合液MLSS的质量浓度为5.512 g/L,SVI为18.50 m L/g左右,对COD、NH4+-N、TN和PO43--P的去除率分别为96.73%、96.67%、86.63%和83.74%左右。     

同步硝化反硝化好氧颗粒污泥的快速培养

建立2个反应器(R0、R1)培养好氧颗粒污泥,并通过向R1投加生物质炭促进颗粒污泥的形成。结果表明:投加1.5 g/L的生物质炭可加速颗粒化进程,在第11天形成以生物质炭作为晶核的颗粒污泥;与R0相比,R1中的颗粒污泥结构更致密、表面更光滑。然而生物质炭的投加对反应器性能无明显影响:2个反应器的COD和总氮去除率都可达到95%和65%以上;在一个反应周期内反应器中均无NO_3~--N和NO_2~--N积累,表明2个反应器均实现了同步硝化反硝化脱氮。     

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.     

不同操作条件下好氧颗粒污泥特性及污染物去除特性研究

分别在微生物生长适应期和对数期向3个序批式活性污泥法反应器(SBR)投加混凝剂聚合氯化铝(PAC),分析在此不同操作条件下好氧颗粒污泥的形成进程、污泥特性及污染物去除特性。结果表明,在适应期(第0-7天)对R1和对数期(第8-14天)对R2投加混凝剂的颗粒形成时间分别比对照组R3提前8 d和14 d;R1形成的颗粒粒径较大,完整系数(IC)为97.68%,R2颗粒污泥粒径均匀,完整系数为98.53%,R1、R2颗粒强度分别比R3高0.43%和1.31%,含水质量分数分别低0.38%和1.71%,污泥特性较好;R1和R2的成熟颗粒污泥COD去除率平均均在93%以上,分别比R3高1.94%和2.73%,R1、R2和R3的NH4+-N去除率平均分别为80.85%、90.22%和88.19%,R2对NH4+-N去除效果相对较好。     

含铁矿物质粉末促进厌氧氨氧化颗粒污泥形成及颗粒特征分析

为了促进厌氧氨氧化颗粒污泥的形成，提高污泥沉降性能，向启动初期的UASB厌氧氨氧化反应器中投加粉末状天然含铁矿物，从反应器性能、污泥变化情况和颗粒污泥特征等方面研究分析了该条件下厌氧氨氧化污泥的颗粒化过程。在投加含铁矿物质粉末后，颗粒污泥占比从反应器体积的0.9%提高到了15%，颗粒污泥平均密度从1.027 g/cm³增加到了1.080 g/cm³，污泥SVI从98.65 mL/g[VSS]降至33.51 mL/g[VSS]，反应器中颗粒污泥的形成速率明显提高，颗粒污泥比重增加，污泥沉降性能显著提升。含铁矿物质粉末的投加有效地促进了厌氧氨氧化污泥的颗粒化过程，提高了颗粒污泥的沉降性能。     

好氧颗粒污泥处理印染废水的特性探究

在柱状序批式反应器内调查了好氧颗粒污泥处理印染废水的可行性,并考察进水有机负荷率（OLR）对颗粒污泥形成规律及COD、氨氮的去除影响。结果表明,当进水OLR由1.0 kg/（m³·d）升高至7.0 kg/（m³·d）时,颗粒污泥质量浓度呈现上升趋势。当进水OLR为5.0 kg/（m³·d）时,颗粒污泥系统沉降性最好,污泥沉降指数(SVI₃₀)仅为52.6m L/g。此外,进水OLR影响颗粒污泥粒径分布、胞外聚合物（EPS）含量及组分。当进水OLR为5.0 kg/（m³·d）时,颗粒污泥粒径主要分布于0.9～1.2 mm,且占比38.5%,EPS的含量升高至81.3 mg/g,显著高于其他进水OLR组别。进水OLR变化主要影响EPS内蛋白质（PN）含量变化,而对多糖（PS）含量变化影响较小。进水OLR能影响颗粒污泥处理印染废水中污染物的去除,当进水OLR为5.0 kg/（m³·d）时,COD和氨氮去除率最高,且分别为79.5%和85.6%,而进水OLR对浊度...     

EGSB处理中药废水过程中厌氧颗粒污泥特性变化

通过分析厌氧颗粒污泥粒径分布、机械强度、二价金属含量、胞外聚合物含量等,探讨了EGSB反应器处理中药废水过程中颗粒污泥特性变化。结果表明,在中药废水COD浓度为2000～5000 mg·L^-1、HRT为12 h、T为30℃的条件下,颗粒污泥粒径分布在500～1000 μm之间,完整系数（integrity coefficient,IC）小于20,颗粒污泥EPS总量、蛋白含量、多糖含量分别为85.59、63.67和21.92 mg·（g VSS）^-1,此时颗粒污泥絮凝性良好,机械强度高。当HRT减少为6 h时,IC为30.03,蛋白与多糖的比值增大到6.86,但多糖含量仅为18.11 mg·（g VSS）^-1;而当T降低为20℃时,颗粒污泥粒径分布在250～750 μm之间,IC增大到32.11,Ca²⁺、Mg²⁺、Mn²⁺含量减少 为20.78、4.79和0.94 mg·L^-1,颗粒污泥EPS显著降低,其总量、蛋白含量、多糖含量仅为69.04、58.87和10.17 mg·（g VSS）^-1,在此运行条件下,出现了颗粒污泥的解体、流失,同时出水水质变差。     

好氧颗粒污泥的快速培养以及胞外多聚物对颗粒化的影响研究

采用普通活性污泥、部分好氧颗粒污泥和部分厌氧颗粒污泥分别作为接种污泥培养好氧颗粒污泥。在操作条件相同的情况下比较三者颗粒化的过程与完成时间。同时,研究胞外多聚物(EPS)对好氧污泥颗粒化的影响。结果显示,预先投加部分好氧颗粒污泥可以大大缩短好氧颗粒污泥的形成时间,胞外多聚物与污泥的颗粒化有密切联系。     

低有机负荷下不同载体对好氧污泥颗粒化的影响

针对活性污泥在低有机负荷下难以实现颗粒化的现状,通过在不同序批式活性污泥（sequencing batch reactor activated sludge process,SBR）反应器中微生物生长的对数期分别投加聚合硫酸铁、硫酸铝和硅藻土来强化好氧颗粒污泥的形成,并对比分析了不同载体的强化造粒机制。结果表明：投加聚合硫酸铁、硅藻土和硫酸铝后,污泥特性得到明显提高,污泥颗粒化所需时间分别提前了11d、7d和4d,而且与对照组的提前解体相比,载体强化后所形成颗粒污泥的结构更为密实,均具有良好的稳定性。而不同于聚合硫酸铁和硅藻土,投加硫酸铝后,污泥胞外聚合物（extracellular polymeric substances,EPS）含量明显增加,由之前的171.31mg/gMLVSS升高至223.47mg/gMLVSS,蛋白（PN）可达205.69mg/gMLVSS,且蛋白（PN）/多糖（PS）可达10以上,这就说明通过刺激污泥EPS的分泌来促进微生物聚集也是硫酸铝强化颗粒污泥形成的作用方式之一。另外,三维荧光光谱分析结果显示,载体的投加能够对污泥EPS的结构产生影响,这也可能在一定程度上促进了污泥的颗粒化进程。     

厌氧氨氧化颗粒污泥的快速形成

以好氧硝化颗粒污泥与厌氧氨氧化生物膜作为接种污泥,在缺氧条件下利用EGSB反应器培养厌氧氨氧化颗粒污泥。根据反应器内污泥性状以及运行效果,随时调整反应器的进水基质浓度以及上升流速等关键控制因素,加快厌氧氨氧化颗粒污泥的快速形成。同时考察系统的脱氮效能、粒径分布、厌氧氨氧化颗粒污泥表面形态以及内部结构与微生物分布情况。反应器运行80 d后,培养出成熟的厌氧氨氧化颗粒污泥,平均粒径为0.556 mm;89 d时,总氮去除负荷达4.758 kg N·m^-3·d^-1。FISH表明颗粒污泥中厌氧氨氧化菌为优势菌种,同时SEM与TEM观察表明颗粒污泥是由多个小颗粒聚集形成,而且形状不规则,内部结构排列紧密。     

活性艳蓝经多相类芬顿预处理前后对厌氧污泥性能的影响

以蒽醌类染料活性艳蓝为目标污染物,探讨了其对产甲烷菌的抑制机理;分析了其经多相类芬顿预处理前后对厌氧污泥EPS、粒径分布、金属离子含量的影响;同时对活性艳蓝的降解途径进行了探究。结果表明,活性艳蓝对产甲烷菌具有代谢毒性甚至生理性毒性;其进入厌氧反应器后,会造成COD去除率降低;颗粒污泥粒径减少,污泥中钙、镁离子浓度分别由40.5和16.2 mg·L^-1降低到22.5和6.8 mg·L^-1,污泥的稳定性与絮凝性变差。而经多相类芬顿预处理后,COD去除率可达90%以上,厌氧颗粒污泥EPS总量、蛋白质含量、多糖含量分别增大到98.7、69.9和28.8 mg·(g VSS)^-1,为保持颗粒污泥的活性与稳定性提供了保障。多相类芬顿体系所产生的羟基自由基首先攻击活性艳蓝的三嗪基团及不饱和共轭键的蒽醌结构,继而生成邻苯二甲酸、苯甲酸,再被降解为丁酸、草酸、乙酸等小分子羧酸,从而降低了其毒性,有利于后续厌氧生物处理的进行。     

水力停留时间对双循环厌氧反应器处理中药废水污泥特性的影响

研究了不同水力停留时间(HRT,24 h、18 h、15 h、12 h)对双循环(DC)厌氧反应器处理中药废水效能的影响,并对颗粒污泥的粒径分布(PSD)、胞外聚合物(EPS)、微生物群落等变化情况进行了分析。结果表明,HRT由24 h缩短为12 h后,DC厌氧反应器对COD的去除率仍在90%以上。虽然出水中乙酸含量升高到339.69 mg·L^-1,但未造成VFA的过度累积;出水中辅酶的荧光吸收峰有所降低,而类腐殖酸与类富里酸的吸收峰增强,不适宜再继续降低HRT。随着HRT的缩短,颗粒污泥的EPS总量、蛋白含量、多糖含量均降低,其中酪氨酸对于保持污泥的稳定性发挥着重要作用。而磷脂脂肪酸分析(PLFA)表明,HRT缩短对于DC厌氧反应器第2反应区内微生物群落分布影响显著,革兰阳性菌由原来占总脂肪酸生物量的44.24%下降到32.69%,而革兰阴性菌由32.69%增大到38.66%。     

协同调控C/N负荷提升好氧颗粒污泥亚硝化性能

以异养颗粒污泥为接种污泥启动SBR反应器,通过协同调控进水碳、氮负荷比值,成功获得了具备短程亚硝化功能的自养型颗粒污泥。基于对粒径分布、胞外聚合物（EPS）和功能菌动力学活性的分析,系统阐述了影响污泥性状与功能演化的关键因素。结果表明,随着氨氧化菌（AOB）活性（μ_NO3-N）的持续增强和对亚硝酸盐氧化菌（NOB）活性（μ_NO3-N）的有效抑制,反应器对亚硝态氮（NO₂^--N）的累积速率可达1.34 kg·（m³·d）^-1。污泥平均粒径由1.4 mm增至2.2 mm,颜色变为红棕色,沉降性能明显改善。得益于EPS的不断累积,颗粒污泥在高选择压条件下（沉淀时间3 min）,仍能有效截留、固定AOB。曝气反应期间,游离氨（FA）和游离亚硝酸（FNA）对NOB的选择性抑制也是实现稳定亚硝化反应的重要原因。     

强化生物除磷体系中颗粒污泥的形成及机理探讨

以实验室小试SBR反应器为载体接种普通活性污泥,研究了强化生物除磷系统对颗粒污泥形成的促进作用并探讨了其形成机理。试验结果发现：在生物脱氮运行阶段,SBR中的活性污泥能维持较稳定的絮体状态,平均SVI为138.9 ml·g^-1;当系统转为生物除磷方式运行时,随着除磷效果的好转,反应器中的污泥逐渐转化为颗粒污泥,平均SVI降低至74.1 ml·g^-1,颗粒污泥的平均粒径为0.8 mm。因此,SBR生物除磷系统有利于颗粒污泥的形成。试验发现在强化生物除磷系统厌氧释磷的过程中会有带正电的微粒大量生成,它们可以作为颗粒污泥的晶核吸附带负电的细胞体,进而促进颗粒污泥的形成。强化生物除磷颗粒污泥系统有着较为稳定的磷去除性能,除磷效率接近100%。     

颗粒污泥处理高负荷有机含油废水的形成过程及特性探究

在序批式反应器(SBR)内接种絮状物质,以实际高负荷含油废水为探究对象,在中温条件下考察了进水有机负荷(OLR)对颗粒污泥形成的影响,分析了OLR对颗粒污泥粒径、生物量、微生物活性、胞外聚合物(EPS)组成的演化规律,探究了OLR影响颗粒污泥对化学需氧量(COD)与溶解性油类的去除特性。结果表明,当进水OLR由0.5kg/(m³·d)升高至3.0 kg/(m³·d)时,颗粒污泥混合液总悬浮固体(MLTSS)增加至9.2 g/L,污泥体积指数(SVI30)下降至61.6 mL/g,颗粒污泥粒径主要集中于0.8~1.2 mm,占比约40.2%。此外,OLR影响颗粒污泥内EPS组分,随进水OLR升高,颗粒污泥内蛋白质(PN)与多糖(PS)含量均呈现上升趋势,但PN含量显著提高。当OLR为3.0 kg/(m³·d)时,颗粒污泥对COD和溶解性油类的去除效率最高,并分别为92.3%和79.5%,显著高于其他OLR。本研究结果为处理含油废水快速培养颗粒污泥提供一定理论参考。     

连续流与序批式组合运行启动高性能CANON反应器

在完全混合流反应器中接种亚硝化颗粒污泥,通过分阶段使用连续流和序批式运行方式,成功启动了全自养生物脱氮（CANON）工艺,并对反应器性能、污泥形态与活性、微生物菌群结构的变化规律进行了深入分析。结果表明,基于初始连续流运行获得的良好基质比,序批式阶段的高氨氮负荷和高溶解氧条件可有效促进污泥浓度与活性的增长,使得反应器在最终连续流状态下的总氮去除负荷达到了1.75 kg·（m³·d）^-1。运行期间,颗粒污泥的密实度和沉降性能均得到改善。由Miseq高通量测序的结果可知,CANON颗粒污泥具有相对较高的微生物多样性。对应于总氮比去除速率0.24 g·（g VSS·d）^-1,Nitrosomonas（好氧氨氧化菌）与Candidatus Kuenenia（厌氧氨氧化菌）丰度比值约为3：1。少量贫营养型亚硝酸盐氧化菌对CANON工艺没有显著影响。