自养、异养和混合营养污泥沉降性能差异原因探讨

本研究建立了3个有效容积为4.2L的有机玻璃材料反应器,培养驯化自养、异养和混合营养3种不同营养类型的活性污泥.通过分析3种不同营养类型污泥沉降性能的差异,旨在找出造成3种污泥沉降性能差异的微观原因,为改善污泥的沉降性能提供新的途径和理论依据.研究结果表明,自养污泥沉降性能最好,混合营养污泥次之,异养污泥最差;污泥的粒径对沉降性能无明显影响;Zeta电位和相对疏水性是造成3种污泥沉降性能差异的重要表面理化性质,Zeta电位值越接近于0,相对疏水性越强,污泥沉降性能越好;污泥胞外聚合物(EPS)中腐殖酸和多糖含量对污泥表面Zeta电位、相对疏水性和污泥沉降性能无明显影响;EPS中蛋白质含量直接影响Zeta电位值,进而造成3种污泥污泥沉降性能差异;而EPS总量和3种污泥沉降性能没有明显相关性.     

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。     

PAA-NH_4对氧化铝悬浮液沉降性能的研究

采用PAA-NH4作为分散剂制备了超细氧化铝悬浮液,通过沉降实验观察了PAA-NH4的添加量、pH值对α-A12O3低固含量悬浮液的沉降性能的影响,并用Zeta电位仪测定了不同pH值条件下稀固相含量悬浮液的Zeta电位;同时对烧结坯体进行了微观分析.结果表明:分散剂PM-NH4的最佳用量为1.0%左右,最佳pH值为9;对添加PAA-NH4前后的稀悬浮液Zeta电位进行了测定,发现等电势点左移,Zeta电位的绝对值变化显著.添加PAA-Nh4后,pH值的变化对悬浮液的沉降性能和Zeta电位影响很大.     

Cu2+对活性污泥性质的影响

工业废水含有重金属离子,进入城市污水处理厂不可避免地对生物处理过程产生毒性.本研究采用SBR反应器考察Cu2+浓度对活性污泥性质的影响.结果表明,当Cu2+浓度较低时(＜2 mg/L),Cu2+对活性污泥的沉降性能、SOUR和Zeta电位影响较小,SVI、SOUR和污泥表面Zeta电位分别保持在67 mL/g、7.24 mg O2/(gMLSS·h)和38.41 mV,COD去除率为84.31％.但是,当Cu2浓度较高时(≥2 mg/L),COD去除率下降,污泥絮凝沉降性差,污泥表面Zeta电位降低,活性污泥具有发生膨胀的趋势.SVI升高至149 mg/L,污泥表面Zeta电位下降至21.21mV,SOUR下降至3.37 mg O2/(gMLSS·h),COD去除率下降至34.11％.     

PAA—NH4对氧化铝悬浮液沉降性生能的研究

采用PAA—NH4作为分散剂制备了超细氧化铝悬桴液,通过沉降实验观察了PAA-NH4的添加量、pH值对α—Al2O3低固含量悬浮液的沉降性能的影响,并用Zeta电位仪测定了不同pH值条件下稀固相含量悬浮液的Zeta电位;同时对烧结坯体进行了微观分析。结果表明：分散剂PAA—NH4的最佳用量为1．0％左右,最佳pH值为9;对添加PAA—NH4前后的稀悬浮液Zeta电位进行了测定,发现等电势点左移,Zeta电位的绝对值变化显著。添加PAA-NH4后,pH值的变化对悬浮液的沉降性能和Zeta电位影响很大。     

基于双分子亲核取代反应海藻酸苄酯衍生物的制备与性能

以溴化苄(BnBr)为疏水改性剂,采用双分子亲核取代反应(SN2)制备了海藻酸苄酯衍生物(BAD)。通过FTIR、1HNMR、TGA、UV-Vis、GPC、DLS和Zeta电位分析表征了BAD的结构和性能。结果表明:所得产物取代度接近于溴化苄与糖醛酸的投料比,说明SN2反应活性高、取代度大。改性后,BAD相对分子质量(Mw)由91544降低至79819。在水热驱动作用下BAD形成的胶束聚集体水动力学粒径(dH)为423.4 nm,Zeta电位值为-36.4 mV。并且随pH的增大,其Zeta电位有不断降低的趋势,而dH先升高后降低。随离子强度的增大,dH和Zeta电位都出现先升高后降低的趋势,因此,BAD有一定的胶体界面活性。     

铁内电解与短程硝化反硝化SBR工艺耦合对胞外聚合物的影响

在废水处理中,胞外聚合物(EPS)对生物除磷和污泥的沉降性能都有重要影响.作者对催化铁内电解与短程硝化反硝化SBR工艺耦合后污泥的EPS进行提取,对EPS含量和组分进行了研究,并与其他种类污泥的EPS进行比较;采用等离子体发射光谱(ICP)对EPS中的金属离子进行分析,并测定污泥絮体的Zeta电位和SVI,采用扫描电镜(SFM)观察污泥形态.结果发现,耦合工艺可以改善污泥的沉降性能,并大大降低EPS中磷的含量.     

分散剂对有机蒙脱土悬浮液分散稳定性的影响

研究通过重力沉降法、Zeta电位分析法以及粘度分析,研究了二癸基二甲基氯化铵(DDAC)以及不同复配分散剂对有机蒙脱土在水溶液中的分散行为,以及pH值对有机蒙脱土分散稳定性的影响。结果表明:有机蒙脱土悬浮液的分散稳定性随着DDAC浓度的增加呈现先增后减的趋势;不同高分子分散剂与DDAC复配后,降低了悬浮液的Zeta电位,但却提高了体系的空间位阻效应,当悬浮液体系的pH值为8～11范围内时,体系的稳定性提高。     

TiC—Ni粉体水系共悬浮

通过测定粉体Zeta电位、酸碱性和对分散剂PAA的吸附,探讨了TiC-Ni水系浆料的共悬浮。TiC粉体是酸性,等电点在PH值2.5处,并在PH值为9.5处出现Zeta电位最大值。TiC的Zeta电位随PAA浓度的增加而增加,并且对应于TiC对PAA的饱和吸附,Zeta电位增加到最大值,达到饱和吸附后,继续增加PAA的浓度反而导致Zeta电位的减小。Ni粉体呈碱性,通过理论分析,其等电点应在碱性区。当PAA的加入量为0.3wt％、pH值为6.5时单组分TiC浆料稳定,TiC-Ni浆料相对失稳;当PAA的加入量为0.2wt％、pH值为8.5时,TiC-Ni浆料稳定,并且沉降后的组分均一。     

油泥清洗废液的絮凝实验研究

采用多级热化学清洗法,对辽河油田石油污泥进行清洗.研究以油泥清洗废液为研究对象,考察了pH值,无机絮凝剂PFS、PAC,有机高分子絮凝剂CPAM、PAM对清洗废液Zeta电位的影响,和对COD去除效率的影响.实验表明:油泥清洗废液适合在偏酸性条件下进行絮凝处理;PFS、PAC和CPAM能使清洗废液Zeta电位正移;在Zeta电位约等于零时,COD去除效率最高,絮凝剂达到最佳投量;当PFS和CPAM组合使用时,可以进一步降低清洗废液的COD.     

无机调理剂与表面活性剂联合调理对污泥脱水性能的影响

研究了CaO、PAFC联合表面活性剂预处理对污泥脱水性能的影响。以污泥滤饼含水率和比阻（SRF）作为评价污泥脱水性能的指标,通过测定污泥调理过程中胞外聚合物（EPS）含量、Zeta电位的变化来阐明污泥脱水性能的变化。实验结果表明,十二烷基二甲基苄基氯化铵（1227）的加入导致上清液中EPS含量发生变化,有效降低了SRF和滤饼含水率,提高污泥脱水性能。CaO、PAFC和表面活性剂的联合调理污泥比单独使用表面活性剂的效果更好,CaO、PAFC的投加不仅改善污泥脱水性能,并有助于减少表面活性剂的用量。污泥上清液中EPS及其各组分含量与污泥滤饼含水率、SRF均有较高的相关性,对污泥的脱水性能有重要贡献。实验中确定的最佳污泥调理条件是CaO投加量为66.67 mg·（g DS）^-1、PAFC投加量为33.33 mg·（g DS）^-1和表面活性剂投加量为56.25 mg·（g DS）^-1,污泥滤饼含水率和SRF分别降至69.41%、0.294×10¹³ m·kg^-1。     

Ca2+对序批式生物反应器活性污泥性能的影响

二价阳离子能够中和活性污泥表面负电荷,影响微生物活性和生物絮凝性能。本文采用序批式生物反应器（SBR）考察Ca²⁺对污泥活性和污泥絮体表面性质的影响,利用红外光谱和三维荧光光谱分析胞外聚合物（EPS）组分和结构的变化,揭示Ca²⁺与污泥疏水性和zeta电位之间的联系,明确Ca²⁺在生物絮凝中的作用。结果表明：在进水COD、TN和NH₄⁺-N分别为420mg/L、40mg/L和35mg/L的条件下,当Ca²⁺浓度达到160mg/L时,COD、NH₄⁺-N和TN去除率最高（分别为96.7%、90.02%和73.2%）,DHA活性和耗氧呼吸速率（OUR）达到最大,分别为124mgTF/L和3.1mg/（min·L）。Ca²⁺促进了污泥微生物EPS的生成,增大了EPS中蛋白质含量。Ca²⁺与EPS表面带负电的官能团形成架桥,吸附桥联的Ca²⁺中和EPS表面的负电荷,减少了污泥表面负电荷之间的静电斥力,使污泥絮体保持稳定;同时增大了污泥表面的疏水性,改善了污泥的絮凝性和沉降性。     

污泥中胞外聚合物（EPS）的研究进展

本文介绍了污水处理厂剩余污泥中胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances,EPS）的产生和组成（多糖、蛋白质、DNA、腐殖酸等）;通过对影响EPS的因素研究发现：基质类型、溶解氧（DO）、污泥停留时间（SRT）和有机负荷率是最主要的影响因素;胞外聚合物在污泥处理系统中对污泥的絮凝性能、沉降性能、脱水性能及重金属吸附性能的影响,及其本身的生物降解性。胞外聚合物在废水生物处理中发挥着重要作用。     

酸及磁化处理对污泥沉降与脱水性能影响研究

研究酸处理及磁化对污水处理厂活性污泥沉降性能的影响。通过对不同pH值下污泥沉降性能曲线的分析、微观照片的观察、离心脱水性能的考察,得出pH值为4时污泥沉降性能最佳、2000r/min下10min的离心效果最好;比较两组不同MLSS污泥在不同磁感应强度、不同磁场位型下污泥沉降曲线和磁化前后的颗粒微观照片,得出磁场的确能够改善污泥的沉降性能。     

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。     

外加电流对AO工艺缺氧区脱氮效率与污泥絮凝的影响

AO工艺利用硝化液内循环实现生物脱氮,很难保证缺氧区的缺氧条件,导致脱氮效果不理想,污泥絮凝性差。为了达到强化生物脱氮的目的,本研究采用外加电流提高缺氧区的污泥活性和生物絮凝性,探索不同电流强度下污泥接触角、zeta电位和污泥粒径的变化,结合三维荧光光谱（3D-EEM）与傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析胞外聚合物（EPS）的组成,考察外加电流对污染物去除和污泥性质的影响。结果表明：当电流强度低于30mA时,随着电流强度的增加,TN和COD去除率提高,酶活性增强。当电流强度为30mA时,ORP为-135mV,硝酸盐还原酶活性达到最强[0.37μg/（mg·min）],TN去除率达到最高79.43%;当电流强度为40mA时,脱氢酶活性达到最强[50.86mg/（L·h）],COD去除率达到最高80.65%。当电流强度低于40mA时,随着电流强度的提高,蛋白质（PN）与多糖（PS）的比值增加,污泥接触角增大,zeta电位减小,平均粒径升高,污泥絮凝性增强;由3D-EEM和FTIR分析可知,色氨酸和酪氨酸类的荧光强度增强,EPS的官能团无明显变化。当电流强度为40mA时,污泥重絮凝能力（FA）为40.33%,出水悬浮物（ESS）为13.95mg/L,污泥容积指数（SVI）为66.5mL/g,污泥絮凝性最好。随着电流强度的继续提高,污泥絮凝性逐渐变差。因此,将电流强度控制在40mA,可以同时实现提高生物脱氮效率和污泥絮凝性的目的。     

剩余污泥吸附痕量典型药物影响因素

传统的污水处理工艺不能完全去除药物和个人护理用品（PPCPs）,可能通过吸附作用存在于剩余污泥中。当污泥经土地或农业利用,其中含有的PPCPs可能释放出来,污染水环境,因此,揭示PPCPs经污泥吸附去除的影响因素,对于预测或评估污泥中PPCPs含量尤其重要。以北京某污水处理厂剩余污泥为对象,利用高效液相色谱-质谱联用仪,研究了痕量浓度下3种典型药物在污泥中的赋存特性。随pH增大,环丙沙星与磺胺甲唑的吸附容量减小,而扑热息痛的吸附容量增加;主要是因为pH不仅改变药物在水中的存在形态,而且影响微生物细胞体的表面电位。胞外聚合物（EPS）对污泥吸附3种典型药物均有促进作用,且不依赖于pH;主要是因为EPS中含有的金属离子与有机物成分决定污泥吸附药物性能。     

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。