【摘要】：為了探索膨脹活性污泥微觀絮體結(jié)構(gòu)對(duì)污泥沉降性的精準(zhǔn)影響,以不同進(jìn)水工藝馴化異型膨脹活性污泥,在污泥絮體參數(shù)分類基礎(chǔ)上,以主成分分析(PCA)法建立絮體結(jié)構(gòu)特征指標(biāo)體系,分析異型膨脹活性污泥絮體結(jié)構(gòu)特征變化;以偏最小二乘(PLS)回歸法探索絮體結(jié)構(gòu)特征對(duì)污泥沉降性SVI的影響,建立基于絮體微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)的膨脹污泥SVI函數(shù)。主要研究結(jié)果如下:1)4種不同進(jìn)水條件的SBR系統(tǒng)馴化的活性污泥發(fā)生異型污泥膨脹:SBR1(缺N、P源)、SBR2(缺N、P源)、SBR3(缺N源)系統(tǒng)發(fā)生絲狀菌污泥膨脹,N、P同時(shí)缺失越多,污泥膨脹越嚴(yán)重;SBR4(缺P源)系統(tǒng)發(fā)生粘性污泥膨脹。絲狀菌膨脹型系統(tǒng)SVI與COD去除率呈現(xiàn)正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)r為0.258),粘性膨脹型系統(tǒng)SVI與COD去除率呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)(相關(guān)系數(shù)r為-0.193)。除SBR1系統(tǒng)外,無論絲狀菌膨脹型還是粘性膨脹型活性污泥,胞外聚合物(EPS)多糖組分含量均高于正常污泥,而蛋白質(zhì)組分含量均低于正常污泥。EPS組分多糖、蛋白質(zhì)變化均影響污泥沉降性,多糖含量變化作用更大(SBR2系統(tǒng)例外)。絲狀菌膨脹型污泥緊密層(T層)EPS、粘性膨脹型污泥松散層(S層)EPS對(duì)污泥沉降性能起主導(dǎo)作用,兩者都是污泥膨脹的起因。2)將絲狀菌膨脹型活性污泥絮體特征指標(biāo)分為5類:絮體大小SZ、絮體伸長(zhǎng)ST、絮體密實(shí)CO、絮體規(guī)則RO、絮體絲狀菌FL,運(yùn)用PCA法得到的絮體結(jié)構(gòu)特征指標(biāo)體系為:SZ=3.63ZP_(cond)+3.29ZP+2.74ZL+2.44ZW+2.41ZF_(max)+2.37ZD_(eq)+2.35ZA_(mean)ST=3.10ZExt+1.99ZA_(sp)+1.82ZBR+1.71ZARCO=18.48ZHs+2.92ZHR+0.34CompRO=2.35ZPR+1.944ZRo-0.895ZFF-0.867ZFDFL=1.41ZFLA+1.41ZFLSS指標(biāo)函數(shù)結(jié)果表明:7個(gè)參數(shù)對(duì)絮體大小SZ指標(biāo)的作用比較均勻,作用最大的為輪廓線周長(zhǎng)ZP_(cond);對(duì)絮體伸長(zhǎng)ST指標(biāo)作用最大的是絮體充實(shí)度ZExt;絮體密實(shí)CO指標(biāo)是絮體內(nèi)部孔隙數(shù)量參數(shù)ZHs起決定性作用;對(duì)絮體規(guī)則RO指標(biāo)作用最大的是絮體凸率ZPR;單位絮體面積絲狀菌長(zhǎng)度參數(shù)ZFLA、單位懸浮固體絲狀菌長(zhǎng)度ZFLSS對(duì)絮體絲狀菌FL指標(biāo)作用大小相同。3)將粘性膨脹型活性污泥絮體特征參數(shù)分為4類:絮體大小SZ、絮體伸長(zhǎng)ST、絮體密實(shí)CO、絮體規(guī)則RO,運(yùn)用PCA法得到的絮體結(jié)構(gòu)特征指標(biāo)體系為:SZ=2.98ZP_(cond)+2.80ZF_(max)+2.75ZP+2.66ZL+2.51ZW+2.49ZA_(mean)+2.46ZD_(eq)ST=2.20ZA_(sp)-1.84ZExt+1.43ZAR+0.28ZBRCO=1.76ZComp+1.71ZHR-1.73ZHsRO=2.06ZRo-2.03ZPR-2.04ZFF+1.89ZFD指標(biāo)函數(shù)結(jié)果表明:7個(gè)參數(shù)對(duì)絮體大小SZ指標(biāo)的作用比較均勻,作用最大的為輪廓線線周長(zhǎng)ZP_(cond);對(duì)絮體伸長(zhǎng)ST指標(biāo)作用最大的是絮體長(zhǎng)短軸比ZA_(sp);絮體密實(shí)CO指標(biāo)是由絮體密實(shí)度參數(shù)ZComp起決定性作用;對(duì)絮體規(guī)則RO指標(biāo)作用最大的是絮體圓度ZRo。4)絲狀菌膨脹型活性污泥SVI與解釋變量間有較強(qiáng)線性相關(guān),絲狀菌特征指標(biāo)是引起該類型污泥膨脹的最主要原因。SVI回歸模型方程如下:SVI=|0.610FL-0.351SZ-0.33ST+0.178RO-0.005CO|(R~2為0.779)粘性膨脹型活性污泥SVI與解釋變量間有較強(qiáng)線性相關(guān)關(guān)系,絮體大小特征指標(biāo)對(duì)污泥沉降性作用最大。SVI回歸模型方程如下:SVI=|-0.554SZ+0.409ST+0.272RO-0.171CO|(R~2為0.688)5)絲狀菌膨脹型活性污泥的SVI觀測(cè)值與預(yù)測(cè)值具有較好的擬合度,R~2為0.801。粘性膨脹型活性污泥的SVI觀測(cè)值與預(yù)測(cè)值擬合度一般,R~2為0.664。絲狀菌膨脹型活性污泥絮體微觀結(jié)構(gòu)指標(biāo)能準(zhǔn)確地反映活性污泥沉降性,所建立的SVI回歸模型方程更加適用于實(shí)際。
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X703
【圖文】：

3 個(gè)主要步驟：品制備：每隔 3d 對(duì)處于曝氣狀態(tài)的 4 個(gè) SBR 系統(tǒng)采樣 1 次。（離液面約 10cm 處）采集污泥混合液用于顯微圖像采集。取 25μL 活性污泥置于載玻片上，覆上蓋玻片，完成制片。的活性污泥樣品，需要將移液槍頭部切去一段，讓污泥樣品像采集和處理：將活性污泥切片置于奧林巴斯 BX53 顯微鏡載相機(jī)），利用顯微鏡圖片拍攝軟件(明美 MShot Digital Imagi字交叉法（防止重復(fù)拍攝絮體）對(duì)活性污泥切片進(jìn)行拍攝，每圖像，利用 Image-pro Plus 6.0 圖像分析軟件對(duì)圖像進(jìn)行分析。輸過程中，容易受到外界因素的干擾，會(huì)使圖片的灰度分布誤差，因此需要對(duì)絮體圖片進(jìn)行過濾圖像分割等預(yù)處理。據(jù)處理：在圖像分析軟件中選擇污泥絮體參數(shù)，規(guī)定測(cè)量參導(dǎo)出到 Excel 表格中計(jì)算，計(jì)算每類參數(shù)的總和、平均值，-pro Plus 圖像分析軟件對(duì)圖像處理流程大致如圖 2-2 所示。

4 個(gè) SBR 系統(tǒng) SVI值都呈現(xiàn)逐漸降低的變化趨勢(shì)，說明污泥沉降性能越來越好（污泥絮體圖片如下圖3-2 所示）。改變進(jìn)水水質(zhì)，培養(yǎng)一段時(shí)間后，4 個(gè) SBR 系統(tǒng)的活性污泥先后出現(xiàn)組成、形態(tài)不同的異型膨脹污泥（絲狀菌膨脹型與粘性膨脹型污泥，其微觀絮體圖片如下圖 3-3 所示）。SBR1 系統(tǒng)中活性污泥 SVI 值范圍為 55-400mL·g-1，進(jìn)水限制 N、P 素（COD:N:P=100:0.5:0.1）后，活性污泥 SVI 逐步升高，培養(yǎng)到 55d 左右時(shí)，污泥 SVI超過了 150mL·g-1，絲狀菌大量滋生，發(fā)生了絲狀菌膨脹，污泥沉降性變差。SBR2系統(tǒng)中 SVI 值范圍為 41-502mL·g-1

圖 3-3 膨脹活性污泥的微觀形態(tài)Fig.3-3 The micromorphology of the bulking activated sludge活性污泥馴化中 EPS 組分變化PS 多糖組分變化 SBR 系統(tǒng)活性污泥的不同層 EPS 組分多糖含量變化如圖 3-4 所示。圖 3-4 可以看出，在污泥馴化期間，SBR1 系統(tǒng)不同層多糖含量變化不多糖）、L-PS（L 層多糖）、T-PS（T 層多糖）含量分別為 2.17mg/(，下同）、10.21mg/(g·MLSS)、50.88mg/(g·MLSS)。污泥膨脹期間，T-PS 含量分別為 1.98mg/(g·MLSS)、3.11mg/(g·MLSS)、29.68mg/(g·M泥馴化期各層多糖含量高于膨脹期的活性污泥的多糖含量。SBR1 系統(tǒng)S 組 分 多 糖 含 量 變 化 ， 說 明 SBR1 系 統(tǒng) 中 隨 著 進(jìn) 水 條 件:N:P=100:0.5:0.1），活性污泥的 EPS 組分多糖含量降低，即絲狀菌膨的各層多糖含量降低。馴化期 Total-PS（總多糖）含量為 63.26mg/(g

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本文編號(hào)：2772753