活性污泥和生物膜的胞外聚合物性質(zhì)及其對污泥性能影響的比較研究.pdf

1、污水處理最常用的活性污泥和生物膜法中,微生物的胞外聚合物(EPS)的性質(zhì)與污泥性能有著密切的聯(lián)系。了解活性污泥與生物膜之間的EPS的性質(zhì)差異,以及EPS對生物膜量和污泥性能的影響情況,對改善反應(yīng)器運(yùn)行具有現(xiàn)實意義。本課題對活性污泥、生物膜以及活性污泥一生物膜共存的三種生物處理系統(tǒng)分別開展了EPS性質(zhì)與污泥性能的比較研究。
　　為了完整考察EPS不同層面的聚合物對于污泥性質(zhì)的影響,提出了分層提取低速離心粘附物(LSCP)、溶解型EP

2、S(SEPS)和結(jié)合型胞外聚合物(BEPS)的方法,并通過實驗選擇加熱法作為實驗提取BEPS的方法,該方法提取的EPS的量較多,提取的DNA在各組分中所占比重最小。
　　對BATH用于測定污泥表面相對疏水性的標(biāo)準(zhǔn)條件進(jìn)行了實驗討論,確定600nm為實驗波長,反應(yīng)靜置時間為20min,推薦使用辛烷和PUM(phosphate-urea-magnesium)緩沖液分別作為疏水相和水相,采用1/10作為疏水相和水相的體積比H/A的取值,

3、并提出了推薦實驗步驟。
　　考察了貧有機(jī)底物條件下營養(yǎng)條件的變化對活性污泥反應(yīng)器中污泥性能和EPS的影響,發(fā)現(xiàn)COD/N比例從120/5降至120/24,污泥的沉降性能變好,SVI從164下降到105,但ESS(出水SS)從5mg/L上升到18mg/L,絮凝性能有所下降。EPS中的蛋白質(zhì)成分下降,而多糖和腐殖質(zhì)成分均加倍;COD/P比例從120/1上升到120/O.2,SVI很快上升到200以上,污泥發(fā)生膨脹。EPS中蛋白質(zhì)含量基

4、本不變,腐殖質(zhì)含量加倍,多糖含量下降。分析微生物菌群結(jié)構(gòu)后證實了,適應(yīng)該種營養(yǎng)條件的絲狀菌成為優(yōu)勢種群。在各工況中,活性污泥的EPS總量中的蛋白質(zhì)和腐殖質(zhì)分別與污泥的沉降和絮凝性能呈負(fù)相關(guān)性。各層面EPS組分對于污泥沉降、絮凝性能的影響表現(xiàn)在微生物胞外最外層的LSCP中的多糖成分,其對沉降性能有著正面的貢獻(xiàn),但與絮凝性能負(fù)相關(guān)。
　　在貧有機(jī)底物水質(zhì)條件下,考察中試規(guī)模實驗裝置中四種材質(zhì)、形狀的填料的EPS性質(zhì)后,發(fā)現(xiàn)斜柱型懸浮填

5、料掛膜最好,其生物膜的EPS總量最大。蛋白質(zhì)為不同填料上生物膜的EPS中差別最大的一種組分。
　　考察生產(chǎn)規(guī)模條件下的同一個懸浮填料生物反應(yīng)池內(nèi)兩種懸浮填料的表面性質(zhì)后發(fā)現(xiàn),填料A比填料B表面更具親水性和更高的表面電勢。但填料A上的單位面積膜量不如填料B,同時填料A上的生物膜的EPS大于填料B的。兩種填料EPS總量的差別,主要由BEPS中的蛋白質(zhì)的量的差別引起的。比較反應(yīng)池中的活性污泥和懸浮填料上的生物膜的EPS后發(fā)現(xiàn),同一池內(nèi)的

6、生物膜EPS的量遠(yuǎn)大于活性污泥的EPS的量,從組分含量來看,生物膜中的蛋白質(zhì)含量是活性污泥的1.5倍。污泥的EPS的總量、蛋白質(zhì)以及BEPS中的蛋白質(zhì)和DNA含量與污泥表面相對疏水性呈正相關(guān)性,說明了生長在填料上的微生物的粘附能力大于活性污泥中微生物的粘附能力。
　　即使采用的是相同表面性質(zhì)的組合填料,三個生產(chǎn)規(guī)模的廢水處理站水質(zhì)條件的影響使粘附在填料表面生長的生物膜的EPS存在差異。盡管如此,三種生物膜上的蛋白質(zhì)組分,卻表現(xiàn)出了