【部分正文预览】 | 结果显示,污泥絮体是由一系列的絮团结合而成,絮体表面凹凸不平,有各种"孔洞","缝隙",絮体内部存在一系列的孔隙.较大尺度的絮体同时存在多种孔道结构,构成絮体中营养物和水流的运输通道;污泥絮体在0.5~50μm之间具有明显的分形结构,表明活性污泥絮体在较小的粒径时已经具有一定的分形特征,活性污泥的粒度分布属于Gamma分布方式,证明污泥絮体的成长过程是一种絮团-絮团的凝聚过程.
正文:
污水处理生物反应器内的活性污泥是复杂的聚集体,主要由微生物及其胞外聚合物(EPS)和从废水中吸附或者絮凝的无机颗粒和有机颗粒等物质组成[1,2].活性污泥的絮体结构对污泥的净化能力和后续固液分离过程具有重要影响,因此多年来一直是研究的热点.分形理论的提出,为活性污泥絮体结构的解析提供了一种新的方式[3 ~ 5]. 按照分形理论,絮体分形结构量度可用分形维数表征,而絮体分形维数大小主要与形成絮体的颗粒表面性质、絮体类型、水力条件、絮体形成机制等因素有关[6]. 例如,不同泥龄下的污泥絮体形态结构不同,随着泥龄的增大,絮体结构变得紧凑,相应絮体分形维数增加[7]. 研究显示,分形维数可以作为评估絮体混凝沉淀性能的重要参数之一[8]. 如宣科佳等[9]发现分形维数较低的污泥具有高的剪切敏感性和低絮体强度,相应的污泥稳定性低. 朱哲等[10]研究了进水基质种类对污泥絮体分形维数的影响,发现以乙酸钠为基质的活性污泥絮体的分形维数最低,而以苯酚为基质的活性污泥絮体的分形维数最高,相对应的是苯酚污泥沉降性能最好,而乙酸钠污泥最差. 此外,由于活性污泥絮体是由极小的生物细胞和非生物的颗粒逐级碰撞黏附而成,污泥絮体的分形结构也体现了絮体的孔隙特征,应用分形结构分析可以综合表征污泥的密实程度和规则程度,可为研究污泥的传质、吸附、底物降解等提供依据[11]. 但目前关于絮体的分形结构的描述基本是理论分析和计算机模拟技术的应用[12 ~ 14],大多数实验观测结果还仅仅限于对分形维数的计算,还有一些是对絮体的自相似( self-similar) 和自仿射性( self-affine) 的探讨,而对污泥絮体的分形结构的理论意义及其内涵还缺乏实验的测量结果来形成完整的表达体系. 本文在前人研究的基础上,对活性污泥絮体分形结构的意义、形成的动态过程进行了深入地分析,并采用现代仪器手段对絮体的微观结构和形貌进行了观测,以期为完善活性污泥絮体分形结构方法提供科学数据. |