活性污泥系统中有机毒性在水-泥相间迁移转化规律及污泥源头毒性消减研究

土地利用是重要的污泥资源化处置方向，而其关键限制因素是毒性。本研究针对处理难降解、毒性有机物的活性污泥系统，提出以污泥相有机毒性的形成和空间分布特性为依据，有针对性地确定优化的污泥毒性源头消减方案。分别选择亲水性和疏水性难降解、毒性有机物，分别为N,N-二甲基甲酰胺（DMF）和疏水性双酚A（BPA）的活性污泥处理系统为对象，以富集的优势菌接种活性污泥系统，以出水化学分析指标和毒性双重指标为标准，以水-泥相整体系统内毒性的最大消减为目的，考察有机毒性在水-泥相间迁移、转化规律和污泥中有机毒性在胞内和胞外的空间分布特性，为选择适宜的污泥毒性源头消减措施如为消除胞外多聚物EPS而延长污泥龄+凝聚剂的温和处理或强氧化剧烈溶胞处理提供理论指导。通过优化调控废水处理路径和污泥毒性源头消减路径的运行参数，平衡污泥中有机毒性的消减和污泥活性的降低，确立活性污泥处理亲或疏水性毒性有机物时的优化调控策略。

剩余污泥的土地利用是一种最有前景的污泥处置方式，但污泥的毒性问题是限制其土地利用的关键。已经证实，除了重金属引起的毒性外，污泥有机毒性也成为限制土地利用的关键因素。针对污泥的有机毒性问题，本课题以含二甲基甲酰胺（DMF）和双酚A（BPA）模拟废水的好氧活性污泥处理过程为对象，考察进水DMF和BPA浓度（DMF从40到200mg/L，BPA从2.5到40mg/L）、活性污泥驯化模式（逐步驯化和冲击驯化）对污泥毒性的影响规律，整个污泥龄运行过程中和不同阶段的单个SBR周期中污泥毒性变化规律，并对毒性在污泥絮体内的空间分布规律进行了探索。研究中，对照降解与吸附DMF或BPA过程对污泥毒性的贡献度，分析污泥中菌群多样性与污泥毒性的关系，比较对照组与空白组污泥菌群结构相似性、活性污泥蛋白质图谱数据等，初步探索污泥毒性形成的原因。通过调节SBR运行工况参数、对剩余污泥超声/投加H2O2/投加絮凝剂，进行污泥毒性源头消减的探索。综合发光菌、种子发芽率和微藻等污泥毒性测定数据，对污泥土地利用的安全性进行评估。最后，通过连续流和间歇式SBR运行模式的对比以及工况参数的调节对污泥毒性的影响，实现了水相污染物有效去除和泥相污泥毒性有效消减相结合的运行控制技术。此研究成果能够为以后的污泥土地利用奠定一定的基础。