微电解-Fenton预处理对后继SBR污泥胞外聚合物(EPS)影响的研究

摘要

胞外聚合物（Extracellular Polymer Substances，简称EPS）是指围绕在细菌周围或附着在细菌表面，用于相互粘附和自我保护，并在饥饿环境下为细菌提供碳源和能量的有机物质，主要来源于细菌的分泌、细菌表面物质的脱落、细菌溶解以及对周围环境物质的吸附，在自然界中，细菌正是靠胞外聚合物才能聚集成絮凝体。EPS是活性污泥的主要组成部分，一般认为EPS占活性污泥总有机质的50％～90％，EPS可形成三维的、类似凝胶的、高度水化及带电的絮体基质，将微生物包埋在絮体里面，并维持絮体结构和功能的完整性，EPS被认为是决定活性污泥物化性质和生物性质的关键物质，可影响污泥的表面特性（污泥混合液疏水性和Zeta电位等）、生物絮凝、污泥沉降及脱水等性能以及污泥对金属离子、非金属离子和大分子物质的吸附性能，EPS的存在不利于污泥沉降，因此，EPS在废水生物处理领域有较大的研究价值和应用前景。EPS受众多因素影响（如所处污水环境pH、温度、金属离子等，污水处理工艺运行条件及其不同的提取方法等等），因而目前尚缺乏标准的分析方法。因此，本课题将对EPS的影响因素进行综合分析，主要研究微电解-Fenton预处理各运行参数对SBR污泥胞外聚合物(EPS)及其各组分的影响。主要研究结论如下:
　　(1)本试验对培养驯化结束后的活性污泥进行扫描电镜试验，说明此次以靛蓝牛仔布印染废水培养驯化的活性污泥中微生物正常活跃，无中毒现象，其中的微生物已经适应了此污水环境，证明此次污泥驯化筛选微生物成功，即培养驯化已成功。
　　(2)本文选择采用树脂(CER)法、NaOH法、EDTA法、热提取法、高速离心法等作为EPS的提取方法，通过试验结果可知，热提取法是此试验条件下EPS的最佳提取方法。
　　(3)微电解法预处理各个工艺设计参数对活性污泥EPS及其各组分的影响试验结果表明，废水中新生Fe2+与促进污泥中EPS的形成存在一定关系。在HRT:90min时，随着pH的升高，废水的CODCr去除率和污泥中EPS含量不呈正相关，污水中新生的Fe2+的浓度与污泥中EPS含量呈正相关。在进水pH为3，随着HRT的增大，废水的CODCr去除率和污泥中EPS含量呈相关性，说明含较多铁离子的废水能增加污泥中EPS的含量。
　　(4) Fenton试剂法强化微电解预处理各个工艺参数对活性污泥EPS及其各组分的影响的试验结果表明，在H2O2投加量:3‰、HRT:60 min时，随着pH的升高，CODCr的去除率总体上是升高后下降，而EPS的含量总体上却是先下降后升高而后又下降。在进水pH为3、HRT:60 min时，随着H2O2投加量的增大，Fenton出水的CODCr去除率先升高后降低，而EPS的含量总体上却是先下降后升高。在进水pH为3、H2O2投加量:3‰时，随着HRT的增加，Fenton出水CODCr去除率先升高后趋于平缓，而污泥中EPS含量趋于稳定。
　　(5)微电解-Fenton联合预处理不仅处理效果大大优于微电解单独预处理，而且可以使活性污泥EPS含量变化保持稳定，进而保证污泥沉降性能稳定，利于泥水分离。
　　(6) SBR反应器最终出水COD去除率和EPS含量的变化不呈相关性，EPS含量的变化对活性污泥的沉降性能存在较大影响，而对活性污泥有机物去除效果不存在直接影响。