细胞外聚合物质（eps）对非稳态下活性污泥特征的影响

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1、细胞外聚合物质（EPS）对非稳态下活性污泥特征的影响1.简介有效的生物量-水分离对生物污水处理中的活性污泥处理是必不可少的。生物絮凝将细菌细胞变换成污泥絮体，它们能促进生物固体-水分离包含污泥沉淀，压缩和脱水。细胞外聚合物质被认为在污泥絮体的形成中起重要作用【1】。由于它的重要性和复杂性，微生物细胞外聚合物质对污泥关于生物固体水分离的处理性能的影响已经成为很多调查的主题【2-5】。然而，先前的研究结果并不保持一致。研究表明细胞外聚合物质含量和生物絮凝是正负相关或两者根本不相关【9】。因此，细胞外聚

2、合物质对生物絮凝和污泥-水分离的额外效果仍然不清楚。大多数对EPS和污泥特征的相关性实验研究是在稳态下进行的【10】。然而，生物污水处理厂通常由于液体和加工操作的频繁变动而在非稳态下操作的。流动率每日的，季节的和不规律的变动和基地强度以及化合物使得AS系统在装载率和污泥保留时间上发生变动。这种不稳定的运作状态经常引起污泥-水分离和处理性能的严重恶化【11,12】。污泥中充足的EPS对环境的变动，例如有机装载率，SRT，碳氮来源的变动是敏感的【10,13-15】。然而，非稳态下EPS生产的力度并不能

3、被很好的表达。EPS在不稳定的活性污泥处理操作中对污泥处理性能关于生物絮体和污泥水分离的的效果还是需要被调查。活性污泥絮凝模型中的细菌和可能有一个动态的双层EPS结构：松绑定的EPS散布在紧绑定的EPS【16，17】。在污泥絮体中松绑定的EPS将用作细胞附着和絮凝的主要表面。在一个最近的实验研究，松绑定的EPS含量被发现和生物絮凝以及污泥-和水分离，然而没有发现松绑定的EPS含量和污泥特征的相关联系。目前实施的工作拓展了之前对EPS和污泥特征的研究，将研究发展到一个更普通的和有关的局面之中即动态的

4、不稳定的状态。三个AS反应堆的分批处理在伴随着SRT，碳源以及有机承载率变换的不稳定状态中进行。此项研究的目的是表示在不稳定活性污泥操作的过渡阶段中EPS生产和污泥特性的动态指数，使TB-EPS和LB-EPS的充足和生物固体水分离相关联，确定在非稳态下污泥絮凝，沉淀和脱水性质上的TB-EPS和LB-EPS的各自效果。2.物质和方法2.1活性污泥生物反应器3个2升烧杯被用来作为活性污泥的反应器，各自为R1，R2和R3，平行放置在一个桨式混合机（PB-700，Phipps&Bird）。每个反应器包含1

5、.5升污泥悬浮液。反应器中，种子被种在了从一个全市污水厂，香港斯坦利污水处理工厂的曝气池收集来的活性污泥里。生物反应器中的污泥被很好的悬浮在桨式混合机的35rpm上，从底层不断的通风。在反应器里一天一次放入适合微生物生长的包含碳源，尿素，磷酸钾和其他无机盐合成的污水，与AEESP的环境工程处理实验室手册的基本的方法一致【18】。在处理状态下进行任何改变反应之前反应器已经被操作了4个月。一批反应器的操作之前已经被描述过【19,20】。在固定的操作下，醋酸钠被三个反应器用作单独的碳源。液体的化学氧需求

6、(COD):N:P比率保持在100:5:1.三种不同的污泥损耗率被用在R1，R2，R3，使得三个反应器各自在5天，10天，20天得到不同的SRT【19,21】。在所有反应器里的污泥浓度被维持在一个相似2000mg/l的水平。在室温（水温20-22摄氏度）下操作，反应堆和污泥悬浮液的pH值在6.5-7.5范围。经过4个月的稳定运行，在作为反应堆运行的三个变化（表格1）。非稳态条件下的变化变成反应堆，允许在EPS生产和污泥水分离行为的动态变化的具体调查。R1调整污泥流失率，被转移的SRT从5天到10天

7、，从1天到20天；之后，返回到5天的SRT。R2中，碳源为葡萄糖从1天到20天，然后从21日起改回醋酸钠。R3中，通过增加底物浓度在喂养废水的有机负荷率增加，增加到每天1日起的3倍。2.2分析方法每天从反应堆对污泥的混合物进行采样。按照标准方法测定的污泥和污泥体积指数（SVI）污泥样品[22]。污泥悬浮定居30分钟，上清污水收集和污水悬浮固体（ESS）的测定。ESS的水平，表明微生物絮凝性能，而SVI值指定的污泥沉降和压缩。污泥脱水过滤测试确定后用方法[23]。污泥脱水试验的详细过程，可以在其他地

8、方被发现[3,24]，结果在具体到过滤性污泥（战略成果框架，M/公斤）表示。通过两步热萃取法提取污泥样品[3]的LB-EPS和结核病EPS。该方法是一个人[12,25]所用的热EPS的提取程序的修改。总之，50毫升混合污泥离心脱水（5810R，艾本德公司）在4000克为5分钟。在50毫升的离心管的污泥颗粒悬浮到0.05％的氯化钠（W/V）温暖的解决方案，在50摄氏度，并立即通过漩涡混合器（的马克西混合二，磁力搅拌器）剪为1分钟。在4000克污泥悬浮离心10分钟，上清液中的有机质被视