胞外聚合物对好氧颗粒污泥影响的研究进展

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,本文简要介绍了胞外聚合物的提取和测定方法;着重分析了影响EPS含量的主要因素,包括有机负荷、水力剪切力、沉降时间、废水水质等;详细论述了其主要成分蛋白质和多糖以及其对好氧颗粒污泥的形成、结构稳定性作用机理,探讨了EPS对颗粒污泥传质的影响;并提出了建立EPS标准提取方法、EPS组分对污泥沉降性的影响机制以及EPS中其它组分如腐殖质和通过共价、絮凝作用等结合的无机物对好氧颗粒化过程所起的作用进行深入的研究将会是今后的研究重点,进一步的研究有望揭示EPS对好氧颗粒污泥形成和稳定影响的作用机制。     

好氧颗粒污泥吸附氨氮性能

在水温(25±1)℃、0.1 mol·L?1 Trise-HCl缓冲液为反应体系并不断通入高纯氮气的厌氧条件下,以小试SBR反应器培养的好氧颗粒污泥为吸附剂,考察了好氧颗粒污泥对氨氮的吸附作用及其影响因素。好氧颗粒污泥表现出比絮体活性污泥更大的对氨氮的吸附容量。当初始氨氮浓度为30 mg·L?1时,颗粒污泥与絮体污泥的吸附容量分别为1.83 mg NH+4-N·(g VSS)?1和1.18 mg NH+4-N·(g VSS)?1。由于细胞之间的遮蔽效应,污泥对氨氮的吸附容量随污泥浓度的升高而降低。盐度(NaCl)显著影响颗粒污泥对氨氮的吸附效果:盐度越高,污泥吸附容量越小。试验结果表明,污泥对氨氮的吸附作用不可忽略且需要进一步深入研究。     

好氧颗粒污泥吸附氨氮性能

在水温（25±1）℃、0.1 mol·L^-1 Trise-HCl缓冲液为反应体系并不断通入高纯氮气的厌氧条件下,以小试SBR反应器培养的好氧颗粒污泥为吸附剂,考察了好氧颗粒污泥对氨氮的吸附作用及其影响因素。好氧颗粒污泥表现出比絮体活性污泥更大的对氨氮的吸附容量。当初始氨氮浓度为30 mg·L^-1时,颗粒污泥与絮体污泥的吸附容量分别为1.83 mg NH₄⁺-N·（g VSS）^-1和1.18 mg NH₄⁺-N·（g VSS）^-1。由于细胞之间的遮蔽效应,污泥对氨氮的吸附容量随污泥浓度的升高而降低。盐度（NaCl）显著影响颗粒污泥对氨氮的吸附效果：盐度越高,污泥吸附容量越小。试验结果表明,污泥对氨氮的吸附作用不可忽略且需要进一步深入研究。     

好氧颗粒污泥的稳定性影响因素研究进展

好氧颗粒污泥技术正受到越来越多的关注,但稳定性差仍然是阻碍其走向工程化的限制性因素。本文总结了近年来国内外关于好氧颗粒污泥稳定性影响因素的研究成果,分析了颗粒解体的根本原因-丝状菌过度生长与胞外多聚物对好氧颗粒污泥稳定性的影响,分别对反应器型式与构造、进水水质与反应条件等方面的因素作了详细分析。     

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。     

好氧颗粒污泥处理含油废水的机制探究

针对含油废水油脂处理效率低等特点,并解决传统膜工艺运行成本高等问题,开展了基于好氧颗粒污泥处理含油废水的探究.结果表明,在好氧颗粒污泥启动期,培养时间约为35 d.待好氧颗粒污泥培养稳定后,COD和油脂去除率分别高达80.4％～84.3％和79.5％～82.3％,NH4+-N和PO43-P的去除率均高达85％以上.絮状...     

好氧颗粒污泥长期稳定运行研究进展

好氧颗粒污泥因具有结构密实、沉降性好、耐冲击负荷的优点,在废水处理领域有着广阔的应用前景,然而颗粒成型时间长、长期运行易失稳为其推广应用的限制性因素。本文回顾了近年来国内外关于好氧颗粒污泥稳定性方面的研究进展;梳理分析了影响好氧颗粒污泥运行稳定性的因素,包括宏观角度的反应器构型、水流剪切力、有机负荷、饱食-饥饿期、进水底物、C/N比（碳氮比）、F/M比（营养微生物比）,及微观角度的颗粒粒径、胞外聚合物组成、微生物生长速率、菌落结构等;列举并讨论了调整曝气、改变进料方式、添加载体颗粒、选择生长缓慢微生物等强化好氧颗粒污泥稳定性的方法途径;最后指出了好氧颗粒污泥的形成机理仍会是今后的研究重点,同时应利用基因组学工具探究微生物群感效应对颗粒稳定性的作用相关性,结合微生物生态学确定好氧颗粒污泥的最佳运行条件,以期推动该技术的应用与发展。     

强化好氧颗粒污泥稳定性的研究进展

系统回顾了有关好氧颗粒污泥稳定性方面的研究进展,简要介绍了好氧颗粒污泥的形成机理,主要包括“丝状菌假说”、“胞外聚合物假说”、“选择压驱动假说”、“自凝聚假说”;着重分析了影响好氧颗粒污泥稳定性的主要因素有温度、pH值、有机负荷率与氨氮浓度、溶解氧与颗粒粒径、饱食-饥饿期、水力剪切力、污泥龄和有毒有害物质等;详细论述了抑制丝状膨胀、促进胞外聚合物的分泌、富集慢速增长的微生物和强化颗粒内核等措施可以强化好氧颗粒污泥的稳定性,并提出了对好氧颗粒污泥的形成机理以及功能菌群进行更深入的研究将会是今后的研究重点,进而为好氧颗粒污泥的工业化应用作铺垫。     

粒径对好氧颗粒污泥储存稳定性的影响

研究了混合粒径与不同粒径好氧颗粒污泥（AGS）在储存过程中的三维结构、质量变化、微生物活性以及理化特性的变化规律。经过室温（16~25℃）下31天的储存,污泥的三维结构均保持较好,未出现明显解体现象。混合粒径的AGS在储存前20天,其质量和比耗氧速率（SOUR）下降缓慢,胞外聚合物（EPS）先减小后上升。20天之后由于厌氧菌在竞争中逐渐占得优势,其质量减小了46.3%,EPS与SOUR分别下降69.0%和72.7%,导致稳定性随之下降。不同粒径AGS经过储存后,其颜色仍为橙黄色且结构完整;1~2mm和3~4mm粒径的AGS质量减小（分别为49.1%和53.9%）较大,且SOUR和EPS下降了亦较大;0.3~1mm粒径的AGS质量减小较少,EPS下降较少,但SOUR下降幅度较大,而2~3mm粒径的质量仅减小了33.7%、SOUR下降幅度最小（39.8%）,EPS下降幅度也相对较小（58.7%）,表明其在储存过程中能保持较好的活性与稳定性。     

A/O模式好氧颗粒污泥处理畜禽废水及温度影响

以畜禽养殖废水厌氧消化沼液为对象,探究不同运行温度对颗粒污泥培养及处理畜禽废水沼液中污染物的影响。结果表明,运行温度能影响颗粒污泥的形成及主要特征。当运行温度为30℃时,颗粒污泥稳定时期污泥体积指数(SVI)61 mL/g,低于其他组,总悬浮固体(TSS)的质量浓度为8.31 g/L,ρ(VSS)/ρ(TSS)也达到最大0.76。胞外聚合物(EPS)的质量分数为144.8 mg/g,对应蛋白质、多糖质量分数比为1.31。当运行温度由10℃提高至30℃时,颗粒污泥对COD、NH_4~+-N去除率提高;而进一步提高至40℃时,COD和NH_4~+-N去除率下降。运行温度为20℃和30℃时,颗粒污泥对PO_4~(3-)-P的去除效率高达92.5%和92.4%,显著高于其他组别。     

好氧颗粒污泥处理锅炉废水污泥特征及营养盐去除规律探究

为了探究好氧颗粒污泥处理锅炉废水的可行性,以活性污泥为接种污泥,构建了好氧颗粒污泥反应体系,以预处理后的锅炉废水和颗粒污泥为分析对象,探究了颗粒污泥处理锅炉废水过程中污泥特征的变化规律,分析了颗粒污泥对锅炉废水营养盐的去除特征。结果表明,颗粒污泥内混合液总固体(MLSS)不断升高,稳定运行时MLSS浓度高达5.2～5.7 g/L,MLVSS/MLSS约在0.71～0.73,颗粒污泥沉降性能好,SVI₃₀在41～53 mL/g波动。锅炉废水的处理提高了颗粒污泥胞外聚合物内蛋白质(PN)的含量,稳定时期PN含量在88.5～89.2 mg/g,约是初始值的1.34倍。颗粒污泥对锅炉废水中营养盐具有良好的去除率,稳定时期,COD、氨氮及硫酸盐的去除率分别高达93.5%～95.2%、91.2%～91.6%及74.6%～79.8%。好氧颗粒污泥处理燃煤锅炉废水具有良好的可行性。     

好氧颗粒污泥中的胞外聚合物及其应用的研究进展

胞外聚合物是好氧颗粒污泥的重要组分,与好氧颗粒污泥的造粒过程和维持颗粒稳定性密不可分。然而胞外聚合物的组成非常复杂,其在生物处理过程中的确切作用有待深入研究。回顾了近年来国内外关于好氧颗粒污泥中胞外聚合物方面的研究进展;列举了常用的胞外聚合物的提取和表征方法,总结了不同方法的优缺点;介绍了胞外聚合物的组成结构及其在好氧污泥颗粒的形成及维持污泥颗粒稳定中的作用;并讨论了好氧颗粒污泥中胞外聚合物的调控方法;此外,对好氧颗粒污泥中胞外聚合物进行高附加值产品回收有利于实现废水处理的资源化利用,简述了胞外聚合物回收及在各个领域中的利用;最后对胞外聚合物的研究方向做了展望,以期为胞外聚合物的实际工业应用提供理论支持。     

连续流中氮负荷对好氧颗粒污泥的稳定性影响

研究了连续流反应器中好氧颗粒污泥（AGS）处理无机高氨氮废水的脱氮性能及稳定性。接种成熟AGS启动反应器,前55天内进水氮负荷由1.0 kgm-3d-1逐步提升至4.0 kgm-3d-1,56~125天内氮负荷逐步减小至1.4 kgm-3d-1,126~145天氮负荷再次升高至2.0 kgm-3d-1。前75天内观察到明显的颗粒破碎及污泥流失,且颗粒平均粒径不断减小。虽然多次补充接种AGS以维持系统稳定性,但前90天内颗粒的污泥容积指数（SVI）、胞外聚合物（EPS）及比耗氧速率（SOUR）剧烈波动。受疫情影响,91~109天反应器原位闲置。重新运行后AGS的理化指标逐渐趋于稳定。前45天内氨氮去除率逐渐增大至98%以上,在46~75天内迅速减少至50%左右,此后再次回升至99%以上。总无机氮去除率大部分时间处在35%~45%之间。通过污泥截留试验探索了反应器对污泥的选择性筛分效果。当沉淀池中挡板深度为27 cm时,反应器对污泥的截留率在98%以上,出水污泥粒径多为0~0.30 mm污泥。利用高通量测序分析污泥菌群组成变化。与接种AGS相比,145天时AGS中的硝化细菌属（Nitrosomonas）相对丰度明显增大,而反硝化细菌属（unclassified_Flavobacteriaceae、unclassified_Xanthomonadaceae、Thauera等）的相对丰度略有降低。     

Mn(Ⅱ)对好氧颗粒污泥微生物活性的影响

针对城市污水中重金属离子短期超标影响污水生物处理系统正常运行的问题,采用好氧颗粒污泥SBR反应器,研究了不同浓度Mn(Ⅱ)短期冲击下对好氧颗粒污泥污染物去除性能、外观结构和微生物活性的影响。试验结果表明,好氧颗粒污泥受不同浓度Mn(Ⅱ)10 d的冲击后,COD去除率受Mn(Ⅱ)影响较小,Mn(Ⅱ)会轻微促进AGS对TN的去除。Mn(Ⅱ)分别为0.5、1.0、3.0 mg/L可提高好氧颗粒污泥的活性,在相应浓度的冲击下SOUR分别提高16.0%、108.5%、51.8%,TTC-ETS分别提高了7.7%、112.4%、45.7%。5.0 mg/L Mn(Ⅱ)对SOUR和TTC-ETS的抑制率分别为13.8%和33.5%。     

好氧颗粒污泥处理低C/N生活污水的新策略探究

以实际低C/N废水为探究对象,采用间歇性曝气(R1)及传统曝气(R2)方式在常温环境下考察了颗粒污泥对低C/N废水的处理性能及作用机制.结果 表明R1内形成的颗粒污泥粒径主要在500 ～ 700 μm,略低于R2.R1中出水COD低于50 mg/L,符合GB 18918-2002的一级A标准.R1稳定运行期出水TN、T...     

好氧颗粒污泥中高附加值产品提取与回收研究进展

综述了近十年来关于好氧颗粒污泥资源化技术的研究进展,总结了好氧颗粒污泥中胞外EPS中高附加值产品的提取方法途径,比较不同提取方法的优缺点,以及不同高附加值产品的潜在用途。这将为以好氧颗粒污泥为技术核心的低碳高效污水处理工艺提供技术支撑,也为污水治理资源化提供宝贵的研究思路。     

有机负荷波动频次对好氧颗粒污泥的影响

为了探究在低强度进水条件下有机负荷波动频次对好氧颗粒污泥（aerobic granular sludge,AGS）的影响,设置3个序列间歇式反应器（sequence batch reactor,SBR）R1、R2和R3,以合成配水为基质,高低有机负荷率（organic load rate,OLR）分别为0.67g/(L∙d)、0.67g/(L∙d),0.74g/(L∙d)、0.56g/(L∙d),0.74g/(L∙d)、0.56g/(L∙d);定义有机波动频次为每12天完成高低OLR波动的次数,R1的OLR恒定,R2、R3分别每12天、4天完成一次OLR的高低波动,波动频次分别为0、1、3。由实验结果可知,R1、R2和R3的平均粒径分别可达到318.86μm、426.71μm、593.06μm,胞外聚合物（extracellular polymeric substance,EPS）含量（以volatile suspended solids,VSS计）可达到71.97mg/g、75.88mg/g、80.35mg/g,蛋白质/多糖（protein/polysaccharide,PN/PS）分别为4.24、5.14、5.72,表明波动频次为3时颗粒具有更高的疏水性、稳定性。此外R1、R2、R3的内碳源储存率（internal carbon storage rate,CODin）、同步硝化内源反硝化（simultaneous nitrification internal denitrification rate,SND）率分别为97.06%和44.74%、98.37%和58.20%、98.91%和64.42%、总磷（total phosphorus,TP）平均去除率分别为86.82%、89.36%、92.65%,总氮（total nitrogen,TN）平均去除率分别为71.69%、74.31%、78.55%,说明波动频次为3时颗粒具有更高的碳源利用率与污染物去除能力。     

好氧颗粒污泥颗粒化到稳定性的研究进展

好氧颗粒污泥具有结构致密、抗冲击能力强、沉降性能优、生物活性高等特点,在污废水处理领域具有独特的优势。能用于处理高浓度有机废水、高含盐度废水及许多工业废水。但好氧颗粒污泥存在颗粒化困难、颗粒稳定性差两大难题,制约了其工业化普及的进程。本文从污泥颗粒化影响因素、快速造粒的方法和颗粒稳定性的影响因素、提高污泥稳定性的策略进行综合阐述,提出了目前存在的问题以及未来发展趋势。     

好氧颗粒污泥形成的微生物学机理分析

从微生物的角度出发,阐述好氧污泥颗粒化过程中的微生物自固定现象。分析表明,颗粒微生物胞外多聚物可以促进细胞间的聚合和粘连,是形成颗粒污泥并维持其稳定性的重要因素。微生物细胞的表面疏水性增加是微生物自聚集的重要的推动力,污泥表面电荷的下降有利于污泥粒子间相互接近聚集形成稳定的颗粒结构。认为好氧颗粒污泥的培养过程是一个包含物理、化学和生物作用的复杂的微生物生态系统形成的过程。