胞外聚合物生成的影响因素及膜污染的研究

EPS是影响膜污染的重要因素.本文考察了污泥浓度以及温度的改变对EPS生成量的影响及其与膜污染的关系,并分析了EPS中LB-EPS的变化对膜污染的影响.结果表明:当MLSS大于6g/L时,EPS及其各组分浓度增加,膜污染速率急速上升；当温度为15 ～25℃时,污泥中EPS含量较低,膜污染速率也较低.     

投加粉煤灰对膜生物反应器膜过滤特性的影响

向膜生物反应器(MBR)中投加粉煤灰(CFA),通过分析MBR系统中膜通量和对污染物的影响,考察投加粉煤灰对MBR系统过滤特性的影响。结果表明,运行10d后,未投加和投加CFA的MBR系统的膜通量分别降至初始的56.3%和78%;磷和COD的去除率分别达60%和90%以上,污泥中胞外聚合物(EPS)浓度有很明显的降低。由此表明,投加粉煤灰可减缓膜污染,延长膜的过滤周期。     

胞外聚合物对一体式膜生物反应器过滤特性的影响

考察一体式膜生物反应器(SMBR)运行中胞外聚合物(EPS)含量与膜过滤特性的关系,实验结果表明:EPS在反应器和膜表面均积累,引起混合液粘度和过滤阻力的增加;膜表面吸附的EPS质量随着悬浮EPS浓度变化而变化;周期性排放污泥可减少反应器内悬浮EPS浓度和膜表面EPS含量,从而降低膜的过滤阻力;膜生物反应器中悬浮EPS浓度与过滤阻力之间的相关性方程为:R=7×10~5×P~(3.3385)_v;单位膜面积吸附EPS质量与过滤阻力之间的相关性方程为:R=3.1525×10~(13)×P_u-2.201×10~(12)。     

污泥浓度对膜生物反应器的影响

研究了膜生物反应器处理废水时,污泥浓度对出水水质及膜通量的影响,结果表明,尽管试验中污泥沉降性能较差,但当污泥浓度大于2000mg/L时,出水仍能达到城市杂用水水质标准,出水COD随污泥浓度升高而降低,膜通量与污泥浓度的对数值呈线性关系。     

不同活性污泥胞外聚合物提取方法优化

活性污泥胞外聚合物( extracellular polymeric substances, EPS)是污水生物处理过程中污泥结构、脱水性能、絮凝性能以及沉降性能的重要决定因素,而提取方法不同EPS的剥离程度存在很大的差别.因此EPS提取方法的建立至关重要.采用6种方法提取不同污泥EPS,分析了不同污泥每g干污泥中分层EPS的质量及组成,并考察了污泥粒径及脱水性能与污泥EPS的关系.结果表明：不同工艺不同污泥每g干污泥中EPS质量不同;甲醛+NaOH法提取EPS效率高且对细胞破坏程度小,试验中不同污泥EPS提取量为15.88~39.30 mg;每g干污泥中黏液层EPS质量越高,蛋白质与多糖质量浓度之比越大,污泥脱水性能越差;污泥EPS的提取效率与污泥粒径存在一定的相关性,污泥粒径越大,提取效率越高.     

悬浮填料延缓DMBR膜污染的研究

采用两组平行动态膜生物反应器(DMBR)处理模拟生活污水,对比研究投加悬浮填料对DMBR中污泥混合液特性、胞外聚合物(EPS)及膜污染的影响。投加和未投加悬浮填料的反应器分别记为反应器A、B。实验结果表明:运行期间,反应器A混合液中污泥浓度、Zeta电位降低与粘度增加程度、膜通量衰减及膜阻力增大速度均小于反应器B,且Zeta电位与蛋白质含量呈强负向相关、而粘度与多糖含量呈强正向相关。由反应器A、B膜基材的扫描电镜可直观地看出,未投加悬浮填料的膜表面沉积大量的污染物,致使膜孔堵塞;而投加悬浮填料的膜表面污染物较少,抗污染性能明显有所改善。在DMBR中投加悬浮填料有利于延缓膜污染。     

膜生物反应器中胞外聚合物合成的影响因素

目的研究膜生物反应器中胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)合成的影响因素,为膜生物反应器的良好运行提供理论基础和实验依据.方法采用动态实验装置(膜生物反应器),通过对BOD、MLSS等的检测,研究污泥负荷、pH和DO对胞外聚合物合成的影响.结果研究发现污泥负荷对胞外聚合物合成的影响显著,污泥负荷宜控制在0.6 BOD-kg/(MLSS kg.d).pH对EPS合成影响次之,pH宜为7.1.DO对EPS合成影响最小,DO宜控制在2.1 mg/L.结论污泥负荷降低有利于EPS的合成,这支持了低负荷下微生物发生自溶的现象。溶解氧质量浓度升高和pH值偏碱时亦有利于EPS的合成.     

污泥浓度对膜生物反应器的影响

研究了膜生物反应器处理废水时，污泥浓度对出水水质及膜通量的影响，结果表明，尽管试验中污泥沉降性能较差，但当污泥浓度大于2000mg／L时，出水仍能达到城市杂用水水质标准，出水COD随污泥浓度升高而降低，膜通量与污泥浓度的对数值呈线性关系。     

动态膜生物反应器中投加壳聚糖延缓膜污染的实验研究

采用两套平行动态膜生物反应器(DMBR),研究投加壳聚糖对DMBR中污泥混合液特性和膜污染的影响。实验结果表明:投加壳聚糖的反应器对污染物(COD、TN、NH3-N、TP)去除率分别增加4.48%、6.01%、8.64%、13.8%,且膜通量衰减速度、混合液中EPS含量增加趋势、Zeta电位降低程度、小于10μm的粒径所占的比例均小于对照反应器。壳聚糖对控制膜污染有积极作用。     

无纺布动态膜生物反应器处理生活污水的研究

采用无纺布动态膜生物反应器处理生活污水,考察了其对污水的处理效果,并对膜污染和膜阻力进行了分析.结果表明:无纺布动态膜生物反应器对COD和NH3-N有较好的去除效果,平均去除率分别为93%和90%;表面通量和透膜压力对膜污染影响显著,增加表面通量或透膜压力,将加快污泥颗粒在膜表面沉积速度,膜污染加剧,过滤阻力增加;无纺布过滤阻力主要来自泥饼层,约占总阻力的98%.     

胞外聚合物及其对膜污染影响的研究进展

介绍了胞外聚合物(EPS)的提取方法,分析了运行条件对胞外聚合物组成和含量的影响,进一步解析了胞外聚合物对膜生物反应器膜污染的影响,提出通过合理设计和加强运行管理,能最大限度地避免膜污染.     

Effects of extracellular polymer substances on aerobic granulation in sequencing batch reactors

The effects of extracellular polymeric substances (EPS) on aerobic granulation in sequencing batch reactors (SBR) were investigated by evaluating the EPS content, and the relationship between EPS composition and surface properties of glucose-fed aerobic granules. The results show that aerobic granular sludge contains more EPS than seed sludge, and it is about 47 mg/gMLSS. Corresponding to the changes of EPS, the surface charge of microorganisms in granules increases from -0.732 to -0.845 meq/gMLSS, whereas the hydrophobicty changes significantly from 48.46% to 73.16%. It is obviously that changes of EPS in sludge alter the negative surface charge and hydrophobicity of microorganisms in granules, enhance the polymeric interaction and promote the aerobic granulation. Moreover, EPS can serve as carbon and energy reserves in granulation, thus the growth between the interior and exterior bacteria is balanced, and the integrality of granules is maintained. SEM observation of the granules exhibits that EPS in granules are ropy; by mixing with bacteria, compact matrix structure can be formed. The distribution of EPS in granules profiles the importance of EPS storage. It can be concluded that EPS play a crucial role in aerobic granulation.     

膜-生物反应器中膜污染特性研究

膜污染是膜-生物反应器的主要问题。本研究考察了一体式膜-生物反应器在过滤活性污泥混合液条件下膜污染的微生物学特性和水力学特性,提出了膜-生物反应器的优化运行应采取控制系统活性污泥浓度、膜通量低于临界浓度和临界膜通量,并定期适当排泥等措施。     

城镇污泥胞外聚合物对重金属吸附特征及机制

中国城镇污水处理行业重水轻泥现象严重,致使大量市政污泥积聚并亟待处理处置.在污泥处理处置过程中,重金属不断富集,其广泛存在严重制约了污泥最终的土地利用,因此,重金属在污泥中的吸附特征及存在形式受到广泛关注.胞外聚合物(EPS)作为污泥有机物的主要成分,主要由蛋白质、腐殖酸和多糖类物质等构成,具有多孔聚合结构,含有大量以羰基、羧基、羟基等官能团为代表的潜在吸附位点,能够有效吸附重金属离子,其物化特性对污泥中重金属含量及分布特征影响巨大.本文首先介绍中国市政污泥处理现状以及典型城镇污泥中EPS的化学组成、物理特性和结构特征,并对可能含有的吸附位点进行分析总结;在此基础上,重点概括近年来污泥重金属在EPS上吸附的研究进展,对EPS吸附重金属研究中常见的表征手段进行总结;最后,针对性地提出未来EPS吸附重金属研究方向的建议.     

好氧颗粒污泥胞外聚合物组分特征分析

为鉴定好氧颗粒污泥（aerobic granular sludge, AGS）中胞外聚合物（extracellular polymeric substances, EPS）的组成成分和特性,以某污水处理厂好氧池活性污泥（activated sludge-wastewater treatment plant, AS-WWTP）作为接种污泥,采用实验室配水和污水处理厂进水分别培养出AGS-LAB和AGS-WWTP,并对AGS中的EPS开展对比分析.结果表明,单位MLVSS EPS质量分数由接种污泥的84.36 mg/g分别增加到AGS-LAB的122.49 mg/g 和AGS-WWTP的128.23 mg/g,主要以TB-EPS（tightly bound-EPS, TB-EPS）层蛋白质增加为主,多糖质量分数变化较小.与接种污泥相比,两种AGS中芳香族类氨基酸、酪氨酸/色氨酸类蛋白和天冬氨酸蛋白质量分数明显提高.3种污泥样品EPS中亲水性氨基酸质量分数较低,疏水性氨基酸质量分数较高,两种AGS中氨基酸总量较接种污泥平均升高28.31%.此外,载体物质十六甲基环八硅氧烷和具有交联作用的二乙烯苯只存在于两种AGS的EPS中,表明它们在缩短污泥颗粒化进程和提高AGS的结构稳定性中具有潜在作用.     

过氧乙酸破解和化学重絮凝改善活性污泥过滤脱水性能

活性污泥中的胞外聚合物(EPS)高度亲水,破坏EPS结构是促使结合水释放的必要过程.为此,研究利用过氧乙酸(PAA)预氧化破解污泥和化学絮凝过程以同步实现污泥减量和脱水性改善,深入解析组合调理过程中污泥絮体形态特征及EPS分布和组成的变化特征.结果表明:PAA处理污泥对其过滤特性影响不大,但有效降低滤后泥饼的含水率;PAA能够有效破解污泥,破坏EPS中蛋白质类有机物,促使结合水释放;随着p H的降低,PAA对污泥脱水性的改善效果更佳,这主要是因为酸性环境有效提高了PAA对污泥EPS的氧化效率;高剂量PAA处理污泥后未见到有完整结构的絮体.投加聚合氯化铝(PAC)和氯化铁后,污泥絮体重新形成,同时污泥更容易过滤且脱水性随之提高.由于具有更强的吸附架桥能力,PAC在改善脱水性方面的效果优于氯化铁.     

Characteristics of extracellular fluorescent substances of aerobic granular sludge in pilot-scale sequencing batch reactor

The aerobic granular sludge was cultivated in a pilot-scale sequencing batch reactor (SBR), and some of the granules were stored at 8 ℃ for 150 d. Extracellular polymeric substances (EPS) of sludge samples were extracted and analyzed during the granulation and storage process. The results show that the contents of protein and EPS increase along with the granulation process, while polysaccharides remain almost unchanged. The content of protein in EPS is almost two-fold larger than that of polysaccharides in granular sludge cultivated with municipal wastewater. Moreover, some of the granules disintegrate during storage, corresponding to the decrease of protein contents in EPS. Three peaks are identified in three-dimensional excitation emission matrix (EEM) fluorescence spectra of the EPS in the aerobic granules. Two peaks (A and B) are attributed to the protein-like fluorophores, and the third (peak C) is related to visible fulvic-like substances. Peak A gradually disappears during storage, while a new peak related to ultraviolet fulvic acid (peak D) is formed. The formation and the stability of aerobic granules are closely dependent on the quantity and composition of EPS proteins. Peak C has no obvious changes during granulation, while the fulvic-like substances present an increase in fluorescence intensities during storage, accompanied with an increase in structural complexity. The fulvic-like substances are also associated with the disintegration of the aerobic granules.     

Characteristics of Nutrients Removal under Viscous Sludge Bulking Treating Synthetic Wastewater

粘性污泥膨胀下处理合成污水的营养物去除特性

彭赵旭^1,2,, 赵中原²,娄天宇¹, 姜昆¹,李磊¹

（1.郑州大学 水利科学与工程学院,郑州,450001;

2.哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室,哈尔滨150090）

摘要：为探索粘性污泥膨胀对营养物去除的影响,考察了正常活性污泥与粘性膨胀污泥系统的脱氮除磷表现。结果表明,当COD负荷与C/N比分别在0.13 mgCOD.(mg MLSS.d)^-1 和7.67时,粘性污泥膨胀对最大比NH4⁺-N 氧化速率的影响很小,但是最大比NO2^--N氧化速率却从24.69 mg.(g.h)^-1 骤降到 1.20 mg.(g.h)^-1。和正常活性污泥相比,粘性膨胀污泥具有更大的粒径和更多的胞外聚合物（EPS）,污泥絮体中的传质阻力可能是导致NO2^--N氧化速率差异的主要原因。另外,本研究证明了粘性污泥膨胀有助于实现同步硝化反硝化（SND）,其产生的大量EPS可以在除磷过程中发挥贮存作用的功能。

关键词：活性污泥; 脱氮; 粘性污泥膨胀; 硝化动力学; 磷吸收