活性污泥处理法的处理效果参照，本研究的活性污泥取自3个不同的城市污水处理厂(A、B、C), 其中水厂A和C采用传统的A2O工艺, 即厌氧-缺氧-好氧工艺; 水厂B采用卡鲁塞尔氧化沟工艺.各个工艺进出水水质指标及运行参数见表 1.所有样品均取自曝气池出水口, EPS分析检测在取样后的8 h内完成, 以保证数据的准确性.

1 分析方法

不同的提取方法对EPS的组分和含量影响较大.本研究中EPS的提取采用阳离子交换树脂法.此方法应用范围广, 提取效率高, 较少的细胞降解和外部机制的干扰.另外, EPS是经过高速离心9000 r·min-1后, 弃掉上清液, 剩余部分通过阳离子交换树脂的作用提取得到.泥水混合物与阳离子的交换过程是在800 r·min-1的搅拌强度进行4 h的条件下完成的.EPS的成分通过测定多糖、蛋白质、DNA和腐殖酸的含量来表示, 其中多糖采用蒽酮-硫酸比色法, 以葡萄糖为标准品; 蛋白质采用Lowary法, 标准品为牛血清白蛋白; 腐殖酸的测定均采用修正的Lowary法, 以腐殖酸钠为标准品; DNA含量的测定采用二苯胺比色法测定, 以小牛胸腺DNA为标准物质.

采用激光粒度分析仪测定(USA)污泥的粒径分布, 测量范围为：0.02~2000 μm.采用污泥体积指数(SVI)作为评价污泥沉降性能的指标.SVI、MLSS、MLVSS均采用标准方法测定.

运用SPSS 20.0分析污泥沉降性能、絮体粒径、EPS组分及含量、进出水水质以及运行参数之间的关系.采用Pearson相关系数评估双变量之间的线性相关性.Pearson值在-1到1之间, -1代表显着负相关, 1代表显着正相关, 0代表两变量无关.分析结果在95%的置信区间内是有统计学意义的(p < 0.05).

2 实验结果与讨论

2.1 污泥的沉降性能

3个污水处理厂的活性污泥的SVI值和取样温度如图 1所示.SVI值越高, 污泥沉降性能越差.当SVI大于150 mg·L-1, 认为污泥发生膨胀.3个水厂的污泥沉降性能差异较大.WWTP-A的SVI值为107~220 mg·L-1, WWTP-B污泥样品的SVI为90~181 mg·L-1, WWTP-C的SVI值为49~147 mg·L-1.A水厂的10个样品中有7个发生了污泥的微膨胀(SVI范围：150~250)(彭永臻等, 2008), B、C水厂的SVI值基本处于正常范围.虽然水厂A和C均采用A2O工艺, 但仅有A水厂的7个污泥发生微膨胀.另外, 采用氧化沟工艺的B水厂的污泥样品处于正常状态, 所以反应器类型对SVI值的影响要小于运行条件和水质状况所产生的影响.

图 1

27个污泥样品的取样温度范围为14.5~23 ℃.同一时期的不同工艺之间的污泥样品温度差异不大, 在低于20 ℃的情况下, 污泥容易发生膨胀.同时, 通过图 1可看出：当温度低时, SVI值偏高, 污泥沉降性能变差; 即温度与SVI、污泥沉降性能呈反比.