活性污泥沉降性能的关键控制因子及其调控研究

活性污泥法是处理城市污水使用最广泛的工艺，其中优异的活性污泥絮凝沉降性能是保证活性污泥工艺稳定、高效运行的关键因素之一，相应的固液分离效率决定了整个污水处理系统的综合表现。传统的污泥重力沉淀工艺直接根据污泥沉降效果来改变工艺参数以调控固液分离过程，实际上工艺参数是通过改变活性污泥微生物絮体的性质而间接影响污泥的沉降性能，因此不能很好的控制污泥沉淀效果。本项目巧妙地以解析自养污泥沉降性能优于异养污泥的原因作为突破口，利用先进的分析测试手段表征微生物絮体形态和表面物理化学性质，找出控制污泥沉降性能的关键因子，探讨其内在作用机制，并分析影响这些关键控制因子的宏观工艺条件，使通过调节关键控制因子提高污泥沉淀效果成为可能，为调控污泥固液分离过程提供新的途径。主要研究内容包括：（1）活性污泥沉降性能的关键控制因子识别；（2）关键控制因子影响污泥沉降性能的机制探索；（3）污泥沉降性能的人为调控研究。

在国家自然基金委青年科学基金项目资助下，开展了活性污泥沉降性能的关键控制因子及其调控研究，顺利完成了该课题的各项研究内容，达到了预期研究目标。本研究建立了三个有效容积为4.2 L的有机玻璃材料反应器，培养驯化自养、异养和混合营养3种不同营养类型的活性污泥。通过分析3种不同营养类型污泥沉降性能的差异，找出造成3种污泥沉降性能差异的微观原因，为改善污泥的沉降性能提供新的途径和理论依据。研究结果表明，自养污泥沉降性能最好，混合营养污泥次之，异养污泥最差；污泥的粒径和亲疏水性对沉降性能无明显影响；zeta电位是造成3种污泥沉降性能差异的重要表面理化性质，zeta电位值越接近于0，污泥沉降性能越好；污泥EPS中腐植酸和多糖含量对污泥表面zeta电位和污泥沉降性能无明显影响；EPS中蛋白质含量直接影响zeta电位值，进而造成3种污泥污泥沉降性能差异；利用扩展的DLVO理论解释了自养、异养和混合营养污泥沉降性能差异的内在机制。最后验证了利用工艺参数来改变污泥关键控制因子，从而调控污泥沉降性能的可行性。该课题资助成果已在国际SCI刊物发表论文4篇，中文核心3篇，此外投稿SCI论文3篇。