殘余絮凝劑對SBR系統(tǒng)中活性污泥活性的影響機理研究.pdf

1、目前，絕大多數(shù)的污水處理廠都采用的是活性污泥生化法處理污水。隨著生活質(zhì)量的提高、工業(yè)的飛速發(fā)展，污水排放量增大、污水中的污染物質(zhì)也越來越復(fù)雜，污水處理廠對絮凝劑的使用頻率增加，絮凝劑的用量也日益增大。在絮凝劑對污水進行預(yù)處理后，其殘余量仍有可能隨著水流進入到后續(xù)的生化反應(yīng)系統(tǒng)中，進而對活性污泥微生物以及污水處理系統(tǒng)產(chǎn)生影響。迄今為止，對絮凝劑在污水處理中的研究中，偏重于絮凝劑對污水的處理效果研究，而絮凝劑對活性污泥及其微生物活性影響研究

2、較少，并且研究內(nèi)容較單一，缺乏系統(tǒng)的分析和研究。通過模擬聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鐵(PFS)、聚丙烯酰胺(CPAM)三種絮凝劑的殘余進入SBR系統(tǒng)，考察了反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)活性污泥微生物量、氧化還原酶活性、胞外聚合物(EPS)及其組分蛋白質(zhì)和多糖含量、體積溶氧傳遞系數(shù)(kLa)以及SBR系統(tǒng)中的污泥特性和對COD、NH4+-N和TP去除效果，揭示了絮凝劑類型和濃度均會通過對活性污泥及其微生物活性影響，促進或抑制SBR系統(tǒng)的污水處理效果。主

3、要工作包括如下幾個方面:
　　(1)通過絮凝劑直接處理污水，以及在活性污泥存在的情況下加入絮凝劑處理污水的3組對比實驗，以出水效果為依據(jù)，利用排除法逐一縮小濃度范圍，最終確定了PAC、PFS、CPAM三種絮凝劑在模擬殘余絮凝劑進入SBR系統(tǒng)的對比實驗中每周期進水后的加藥量分別為10mg/L、10mg/L、0.1mg/L。
　　(2)在投加10mg/L PAC模擬PAC殘余的SBR系統(tǒng)（PAC系統(tǒng)）、投加10mg/LPFS模擬

4、PFS殘余的SBR系統(tǒng)（PFS系統(tǒng)）、投加0.1mg/L的CPAM模擬CPAM殘余的SBR系統(tǒng)（CPAM系統(tǒng)）和空白對照反應(yīng)系統(tǒng)（空白系統(tǒng)）的對比實驗中，考察了反應(yīng)系統(tǒng)的活性污泥特性和對COD、NH4+-N、TP的去除效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn):殘余PAC會導致活性污泥沉降性能變差，并降低微生物對污染物質(zhì)的分解能力;殘余PFS和CPAM進入反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)能夠改善活性污泥菌膠團和絮體結(jié)構(gòu)，從而使得活性污泥的吸附效能和沉降性能均有所增強，PFS系統(tǒng)對COD

5、、NH4+-N、TP的去除效果高于CPAM系統(tǒng)的。
　　(3)通過考察PAC系統(tǒng)、PFS系統(tǒng)、CPAM系統(tǒng)以及空白系統(tǒng)中活性污泥微生物三磷酸腺苷(ATP)含量，脫氫酶活性、過氧化氫酶活性，EPS及其組分含量和kLa的變化情況，分析殘余絮凝劑對系統(tǒng)中活性污泥微生物量影響和在第10d、20d、30d、40d、50d、60d加藥后5h內(nèi)的活性污泥微生物量增長動力學，分析殘余絮凝劑對單位活性污泥微生物量上的酶活性、對EPS及其組分所占比例

6、和系統(tǒng)溶解氧傳質(zhì)的影響。結(jié)果顯示，PAC對活性污泥微生物量增長有明顯的抑制作用，反應(yīng)至第10d當PAC系統(tǒng)中Al3+含量的濃度約為47.58mg/L左右時，殘余PAC會使活性污泥微生物中毒失活，微生物大量減少，對脫氫酶活性和過氧化氫酶活性產(chǎn)生抑制作用，阻礙反應(yīng)系統(tǒng)中生化反應(yīng)的進行;抑制EPS分泌和系統(tǒng)中溶解氧傳質(zhì)速率，從而阻礙活性污泥污水處理系統(tǒng)的傳質(zhì)—反應(yīng)過程，進而使污水處理效果惡化。PFS、CPAM系統(tǒng)中的活性污泥微生物量在加藥后5

7、h內(nèi)的增長動力學為一級反應(yīng)，且CPAM系統(tǒng)中的微生物量的增長速率大于PFS系統(tǒng)，第20d PFS、CPAM和空白系統(tǒng)中的活性污泥微生物量的增長速率分別為:0.0031、0.0052、0.0021。在PFS和CPAM系統(tǒng)中，分別當殘余PFS的Fe3+濃度低于115.43mg/L、殘余CPAM的濃度低于5.08mg/L時，殘余絮凝劑對反應(yīng)系統(tǒng)中的活性污泥微生物量、脫氫酶活性和過氧化氫酶活性、EPS的分泌均有明顯的促進作用，并且PFS對過氧化

8、氫酶活性的促進作用略大于CPAM，CPAM對EPS中蛋白質(zhì)分泌的促進作用大于PFS，即CPAM更有利于提高EPS的疏水性。而當PFS和CPAM系統(tǒng)中，殘余PFS的Fe3+濃度和殘余CPAM濃度分別大于115.43mg/L和5.08mg/L時，不但不會與系統(tǒng)中的活性污泥發(fā)生協(xié)同作用促進生化反應(yīng)，還會對系統(tǒng)中活性污泥活性造成相應(yīng)的抑制作用。
　　(4)通過分析PFS系統(tǒng)和CPAM系統(tǒng)中kLa發(fā)現(xiàn)，PFS的絮凝特性能使溶解氧傳質(zhì)距離增大

9、、傳質(zhì)接觸面積減小，從而使傳質(zhì)效率降低，同時由于Fe3+是生物體生長所必需的微量元素，F(xiàn)e3+對好氧顆粒污泥的形成能起到促進作用，則隨著殘余PFS的進入，PFS系統(tǒng)中從最初對溶解氧傳質(zhì)抑制較明顯，到最終趨于空白。CPAM通過改變活性污泥絮體結(jié)構(gòu)，使活性污泥絮體有更好的絮凝性，有利于氧及營養(yǎng)物質(zhì)的傳質(zhì)作用，從而提高CPAM系統(tǒng)中的溶解氧傳質(zhì)速率。PAC、PFS、CPAM和空白系統(tǒng)中的kLa與EPS的蛋白質(zhì)含量均表現(xiàn)為正相關(guān)性，空白系統(tǒng)、P

10、FS系統(tǒng)、CPAM系統(tǒng)以及反應(yīng)30d內(nèi)的PAC系統(tǒng)的相關(guān)系數(shù)(Correlation coefficient)分別為:0.4837、0.9138、0.9688和0.9462，說明PAC、PFS、CPAM三種絮凝劑均能影響反應(yīng)系統(tǒng)的溶解氧傳質(zhì)特性。并且在四個反應(yīng)系統(tǒng)中，CPAM系統(tǒng)中的kLa與EPS的蛋白質(zhì)含量的正相關(guān)性最強，即CPAM對系統(tǒng)的溶解氧傳質(zhì)特性影響最大。
　　綜上，不同種類的殘余絮凝劑和同一種殘余絮凝劑的不同濃度進入S

11、BR系統(tǒng)均會對活性污泥及其微生物活性產(chǎn)生影響，從而抑制或促進污水處理效果。當殘余PAC在SBR系統(tǒng)中的濃度大于47.58mg/L時，會導致活性污泥微生物中毒失活，抑制微生物生長、降低氧化還原酶活性及EPS的分泌，阻礙系統(tǒng)傳質(zhì)—反應(yīng)過程，降低污水處理效果，則PAC不適合長時間大量應(yīng)用于活性污泥污水處理系統(tǒng)的污水預(yù)處理。在殘余PFS的Fe3+濃度低于115.43mg/L、殘余CPAM濃度低于5.08mg/L時，均對SBR系統(tǒng)中活性污泥及其微