EPS对活性污泥絮凝沉降性能与表面性质的影响

书书书!第!卷!第!期!!化!工!学!报!!!!!!!#$%&!!’$&!!()*(年!月!!+,-.+!/$0123%!!!/024!()*(####研究论文!#对活性污泥絮凝沉降性能与表面性质的影响张兰河*!(!李!军*!郭静波!贾艳萍*!张海丰*!*东北电力大学化学工程学院吉林省吉林市*()*(#(哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室黑龙江哈尔滨*5))6)#东北电力大学建筑工程学院吉林省吉林市*()*($摘要%采用序批式生物反应器!.78$处理模拟废水在葡萄糖作为碳源的条件下调整进水碳源浓度改变系统内胞外聚合物!-9.$含量考察-9.的变化对活性污泥絮凝沉降性能及其表面性质的影响&结果表明当-9.从*)):;’=*提高至5)):;’=*时出水悬浮固体浓度!-..$从&:;’=*提高至!&!:;’=*污泥容积指数!.#,$从!?&55:%’;=*提高至*!&5:%’;=*-9.与-..(.#,呈正相关!!(分别为)&66*!和)&65*$&污泥絮体重新絮凝能力!@A$从&?B下降至*C&6B区域沉降速率!D.#$从**&(:’E=*下降至&(:’E=*-9.与@A(D.#呈负相关!!(分别为=)&66*和=)&6?)5$&污泥表面D4F3电位从=*(&)6:#下降至=C&(*:#污泥相对疏水性8G从&**B下降至*6&*B-9.与D4F3电位(8G呈负相关!!(分别为=)&65(和=)&66C6$&关键词%胞外聚合物#序批式生物反应器#絮凝沉降性能#表面性质$%&%*)&6!6)H&IJJ2&)?K**5C&()*(&)!&))中图分类号%LC)&*!!!!!!文献标志码%A文章编号%)?=**5C!()*($)!=*?!5=)C!’’()*+’!#+,’-+)).-/*0+,12(304(,*/*0+,/,32.5’/)(65+6(5*0(2+’/)*07/*(32-.38(9:;=/,?(@!A!&B.,@!=C%B0,8D+E!B&;F/,60,8@!9:;=:/0’(,8@!*#$%%&%’($)*+#,&-./+.))0+./1%02$),324+,.&+5.+6)03+278+&+.*()*(8+&+.($+.,#(2,2)9)7:,;%0,2%07%’50;,.,2)0!)3%=0#),.-.6+0%.*).2?,0;+.@.32+2=2)%’A)#$.%&%/7?,0;+.*5))6)?)+&%./B+,./($+.,##$%%&%’(+6+&-./+.))0+./1%02$),324+,.&+5.+6)03+278+&+.*()*(8+&+.($+.,$;D2*5/)*%-MM4NF$M4OF13N4%%0%31P$%Q:41J0RJF32N4J!-9.$$2M%$NN0%3FI$2KJ4SI:42F3FI$232SJ01M3N4P1$P41FI4J$M3NFIT3F4SJ%0S;4U414I2T4JFI;3F4SI23J4V042NI2;R3FNERI$143NF$1!.78$M$1F143F:42F$MJI:0%3F4SU3JF4U3F413FT31I$0J-9.N$2N42F13FI$2UEINEU3J3NEI4T4SRQ3SH0JFI2;N$2N42F13FI$2$MI2M%042F;%0N$J43JN31R$2J$01N4&WE414J0%FJJE$UFE3FUE42-9.IJI2N143J4SM1$:*)):;’=*F$5)):;’=*J%0S;4T$%0:4I2S4O!.#,$IJI:P1$T4SM1$:!?&55:%’;=*F$*!&5:%’;=*32SJ0JP42S4SJ$%ISJ!-..$I24MM%042FM1$:&:;’=*F$!&!:;’=*&WE414IJP$JIFIT4N$114%3FI$2R4FU442-9.32S-..3JU4%%3J.#,!!(IJ)&66*!32S)&65*14JP4NFIT4%Q$XA2S:432FI:4FE4J%0S;4M%$NU4I;EFN3P3NIFQ!@A$IJS4N143J4SM1$:&?BF$*C&6B32S14;I$23%J0RJIS42N413F4!D.#$M1$:**&(:’E=*F$&(:’E=*&WE414IJ24;3FIT4N$114%3FI$2R4FU442-9.32S@A3JU4%%3JD.#!!(IJ=)&66*32S=)&6?)514JP4NFIT4%Q$X@01FE41:$14FE4J%0S;4D4F3P$F42FI3%IJS4N143J4SM1$:=*(&)6!!()**=*)=(?收到初稿()*(=)=)6收到修改稿&联系人及第一作者%张兰河!*6C**$男博士副教授&基金项目%吉林省科技发展计划应用基础研究项目!())6)566$#城市水资源与水环境国家重点实验室开放基金项目!YA()*)*$&!!!G()(07(33/*(%()**=*)=(?&H+55(26+,30,8/.*?+5%Z1&DGA’[32E4\E32;%32E4!*!&N$:!!:#F$=C&(*:#32S14%3FIT4EQS1$PE$RINIFQ!8G$M1$:&**BF$*6&*B32SFE414IJ24;3FIT4N$114%3FI$2R4FU442-9.32SD4F3P$F42FI3%3JU4%%3J8G!!(IJ=)&65(32S=)&66C614JP4NFIT4%Q$XI(JK+532%4OF13N4%%0%31P$%Q:41INJ0RJF32N4J#J4V042NI2;R3FNERI$143NF$1#M%$NN0%3FI$232SJ4FF%4:42F#J01M3N4P1$P41FI4J引!言固液分离效果影响活性污泥系统的出水水质进而影响系统的稳定运行&胞外聚合物!4OF13N4%K%0%31P$%Q:41INJ0RJF32N4J-9.$是活性污泥絮体中细菌细胞凝聚的关键物质+*K(,广泛分布于污泥絮体的内部与外层分为紧密黏附的胞外聚合物!FI;EF%QR$02S-9.W7K-9.$和松散附着的胞外聚合物!%$$J4%QR$02S-9.7K-9.$两部分&-9.是影响活性污泥絮凝沉降性能与表面性质的主要因素之一+(K,&然而-9.影响活性污泥絮凝沉降性能作用机理尚不明确&研究表明细菌的细胞壁被多糖包裹后细胞的有效临界电势降低从而使细菌之间发生絮凝+,&731]41等+5,观察到在内源呼吸期-9.生成速度加快细胞絮凝程度明显增强-9.总量与污泥絮凝性存在正相关性&然而另一部分研究者认为-9.含量的增大不利于生物絮凝&^I%42等+!,利用超声波将污泥絮体破坏后采用重新絮凝的能力!14M%$NN0%3FI$23RI%IFQ@A$描述活性污泥的絮凝性结果表明由于-9.为亲水性带电大分子或者水溶性分子它们与细菌细胞或菌胶团的疏松结合不利于生物絮凝提取的-9.总量与@A呈负相关性&另外也有研究认为-9.总量与出水悬浮固体浓度!-..$无明显的相关性污泥的表面性质在生物絮凝中起主导作用+(,&对于-9.总量与污泥沉降性能的关系国内外学者也开展了大量的研究&7013等+C,认为-9.总量的增大不利于污泥沉降这是由于污泥表面离子化聚合物的浓度和性质决定了污泥表面的电荷-9.含量过高导致污泥表面电负性增大致使污泥沉降性能恶化&然而93T$2I等+?,研究表明-9.总量的增大降低了细菌细胞表面的有效临界电势促进生物絮凝作用发生利于活性污泥沉降&7424FFI等+6,研究发现当-9.浓度低于某一特定值时.#,随着-9.浓度的增加而降低#当达到某个特定值后再增加聚合物的浓度会导致.#,增大&不同学者得到的结论差别较大其原因除-9.提取方法不同之外忽略了W7与7的重要性也可能是原因之一&关于-9.的变化如何影响污泥的絮凝与沉降性能是当前研究亟待解决的问题&本研究采用序批式生物反应器!.78$工艺培养的活性污泥处理模拟废水利用-..与@A描述活性污泥絮凝性能的变化通过污泥容积指数!.#,$与区域沉降速率!D.#$表征活性污泥沉降性能的变化#利用D4F3电位和污泥相对疏水性能!8G$衡量污泥絮体的表面电荷与疏水性能&研究.78稳定运行工况时-9.的变化对活性污泥絮凝与沉降性能及其表面性质的影响以及污泥絮体的表面性质如何影响活性污泥的絮凝与沉降性能&*!材料与方法@L@!实验装置.78反应器采用透明有机玻璃制成反应器内径为*5N:有效高度为)N:工作容积(&图*!.78实验装置示意图@I;&*!.NE4:3FINSI3;13:$M%3RKJN3%4.78**N$2F1$%T3%T4#(*3413FI$2P0:PJ#*SIJJ$%T4S$OQ;42:4F41#*PGP1$R4#5*;3JM%$U:4F41#!*R%42S41#C*_89P1$R4#?*S13I2T3%T4#6*3413FI$2E43S#*)*:0S:$0FE反应装置!图*$以曝气砂头作为布气设备采用A+_K))电磁式空气泵曝气通过转子流量计控制曝气泵进气流量搅拌速度())1’:I2=*&PG(’CCDE’化!工!学!报!!第!卷!_89(Z_探头置于反应器内实时监测指标的变化&.78采用‘[*!W时间继电器控制每个运行周期反应时间&为了分析和取样方便反应器设置个取样口检测泥水混合样取自第取样口&反应器采用进水5:I2$搅拌6):I2$曝气():I2$沉降):I2$排水:I2$闲置!*?E$的运行方式&.78接种污泥取自吉林市污水处理厂二沉池回流污泥混合液悬浮固体浓度!a..$约为))):;’=*经过*个月的驯化培养污泥对+_Z和W’的去除率分别为65B和6(B&反应器温度为()b左右污泥龄!.8W$维持在()SPG为C&5?&)Z_浓度控制在(:;’=*&反应器每天运行*个周期曝气停止前*:I2量取):%活性污泥样品进行组平行实验分析检测各项指标取平均值&沉降结束后排出*5)):%废水下一周期开始补充等量的人工模拟废水&@LA!废水成分实验采用合成废水主要成分为!;’=*$%葡萄糖)&*5)&55’G+%)&(‘(G9_)&)‘G(9_)&)a;._’CG(_)&)(5+3+%(’(G(_)&)和*:%微量元素液&微量元素液的成分为!:;’=*$%@4._’CG(_()(+0._’5G(_5)(G7_5)(a2._’G(_5)(’3(a$_’(G(_*)D2+%(’CG(_*)和+$+%(’!G(_5)&合成废水的水质为%化学需氧量!+_Z$)&!;’=*(总氮!W’$)&)5;’=*(总磷!W9$)&)*(;’=*(PG!&5?&@LE!分析项目与检测方法*&&*!活性污泥絮凝沉降性能的测定!污泥絮凝性能采用-..与@A表征&-..测量方法%取活性污泥混合液*))):%经*):I2慢速搅拌!!)1’:I2=*$后置于*))):%量筒中沉降):I2吸取!)):%上清液测量悬浮固体浓度!:;’=*$&^I%42等+!,用污泥絮体被超声波破坏后重新絮凝的能力!@A$来描述活性污泥的絮凝性@A越大代表絮凝性越好&@A测量方法+!,%取?):%污泥样品置入冰水浴中在?^的超声波下处理)J将*):%悬浮液在*())1’:I2=*下离心分离(:I255)2:下测量上清液吸光度!F$#将其他悬浮液于室温下!)1’:I2=*磁力搅拌*5:I2取*):%悬浮液在*())1’:I2=*下离心分离(:I2测量上清液吸光度!G$&计算公式为@AcFHGFI*))B!*$活性污泥沉降性采用.#,与D.#表征&.#,采用*)):%混合液):I2静沉后污泥体积!:%$)污泥干重!;$法测定#D.#测量方法%取(5)):%污泥搅拌摇匀后置入标有高度的())):%量筒中记录泥水界面与时间的关系计算区域沉降段的斜率!:’E=*$&*&&(!活性污泥表面性质的测定!污泥表面电荷通