不同泥龄下活性污泥絮体性状的研究_朱哲

第28卷2(兀旧年环境化学ENVIRONMENTALCHEMISTRYVol.28,No.lJanuayr20(刃不同泥龄下活性污泥絮体性状的研究`朱哲,,’李涛,王东升2妇匕重华,”(1华东理工大学资源与环境工程学院,上海,2的237;2中国科学院生态环境研究中心,环境水质学国家重点实验室,北京,1《拟)85)摘要采用序批式反应器对不同泥龄下污泥絮体的化学性状(胞外聚合物成分及含量)、物理性状(表面电荷)、形态性状(粒度分布、分形维数)等进行了对比研究.结果表明:泥龄对胞外聚合物总量及各组分含量的影响规律并不明显;多糖/蛋白质愈大,污泥絮体表面电负性愈强;污泥絮体的平均粒径随泥龄的延长呈逐渐减小的趋势,且粒度分布愈来愈均匀;不同泥龄下,污泥絮体形态结构亦不相同,泥龄短时,絮体表面粗糙,结构开放疏松;泥龄长时,絮体表面平滑,结构紧凑;随着泥龄的增大,絮体分形维数逐渐增加.由于不同泥龄下所表现出的污泥絮体性状的差异,直接影响了污泥的絮凝和沉降性能.关健词絮体,胞外聚合物,泥龄,分形维数,粒度分布.活性污泥的絮凝一抗絮凝过程是一个动态过程,它取决于物理、化学和生物因素.活性污泥絮体是由不同种类微生物、有机物和无机颗粒等悬浮固体组成的聚集体,并被包埋在由胞外聚合物(ESP)形成的胶状网络里.ESP在活性污泥中的作用不可忽视,而活性污泥絮体的粒度分布和分形维数等形态性状也是影响活性污泥性能的重要参数.本文采用序批式反应器(SBR),研究泥龄对污泥絮体的化学性状(胞外聚合物)成分及含量)、物理性状(表面电荷)、形态性状(粒度分布、分形维数)的影响,探讨ESP同污泥絮体其它性状之间的内在联系.1实验部分1.1污泥的培养采用四个SBR反应器,每个反应器的有效容积均为ZL,空气压缩机供氧.接种污泥取自中国科院生态环境研究中心的污水站,试验用水由可溶性淀粉配制,泥龄分别为d8,ord,巧d和20d.为了保证微生物的正常生长,在四个反应器中均按CO:D:NP=10:5:l的比例投加用氯化馁和磷酸二氢钾配制的营养液,其它微量元素为:Feso4·7HZo,2.49mg·l一’;Mnso4·HZo,0.23mg·l一’:Cuso4·5H20,0.39mg·l一’;MgS04·7H尹,5.07mg·l一`;Nael,0.25mg·l一’;znso4·7HZo,0.科mg一’;eoelZ·6HZo,0.41mg·l一’.反应周期为12h,即进水lomin,曝气loh,沉淀lh,排水ormin,闲置40min,一天运行两个周期.反应器的其它运行操作参数为:温度20℃,pH=7.0土0.2,DO=3.omg·l一’一smg·l一’.反应器的运行工况见表1.1.2ESP的提取和分析ESP用阳离子交换树脂从活性污泥中提取,首先,将经预处理的污泥转至树脂量为809·gvs一’的锥形瓶中,固定于摇床并在振摇频率为150:·min一’下处理4h.将处理后的污泥和树脂的混合液完全转移至离心管中,在l仪刃0:·min一’于4℃离心1min,取上部清液.在6以刃:·imn一’,4℃的条件下离心巧min,所得溶液即为含ESP溶液.反应器在运行了3一礴倍污泥停留时间达到稳定状态后取样进行分析.以ESP的主要组分多糖、蛋白质和DNA的总量表征ESP含量,即ESP二多糖+蛋白质+DN.A其中多糖含量用葱酮一硫酸法测定,蛋白质含量用考马斯亮蓝法测定,DNA含量用二苯胺显色法测定,208年2月26日收稿.*国家自然科学基金项目(50678068).**通讯联系人,E一二l:。hhyao@ecusLedu.。n1期朱哲等:不同泥龄下活性污泥絮体性状的研究提取的EsP浓度用m吓SP·gVS一’表示;污泥絮体表面电位用颗粒电位仪(eztasiezr200,Malvem,UK)测定·表1反应器运行工况aTble1hTeepformranceoftheeraCotsr反应器进水量l/·d一’进水CoD/mg·l一’平均M肠s/mg·l一’泥龄d/201510845加土5045X()土5X()45X()士5X()45X()土5X()姗姗朋le5r,`,`,`,`1.3污泥絮体结构的测定絮体粒度分布用激光粒度仪(Mastesrizer20(刃,Malvern,UK)测定.絮体的分形维数运用光散射法和沉降法分别进行测定.污泥样品经戊二醛一饿酸固定、乙醇梯度脱水,在临界点干燥、喷金后用扫描电镜(S一3《X旧N,iHacthi,aJaPn)观察污泥的菌群形态和微观结构.污泥沉降性能和絮凝性能分别用SVI和ES来表征.COD,Svl,MSLS,MLvS和Es等参数按照《水与废水监测分析方法(第四版)》测定.2结果与讨论2.1泥龄对ESP的影响泥龄(SR)T对ESP的影响见图1.由图1可以看出,泥龄对ESP的影