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华中科技大学
硕士学位论文
IBR内不同工况的EPS特性与污泥性状分析研究
姓名:袁卓雅
申请学位级别:硕士
专业:环境工程
指导教师:章北平
2011-05-31
华中科技大学硕士学位论文
摘要
一体化生物反应器(Integrated Biological Reactor,即 IBR)是一种连续流间歇曝气
的单污泥活性污泥处理工艺,其在不同的运行模式下能取得很好的 COD 去除及脱氮
除磷效果,而良好处理效果的取得与活性污泥絮体的形态、结构、功能及特性等密
切相关。胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,简称 EPS)会对污泥絮体
的沉降、絮凝及疏水等性能产生重要影响,最终影响到系统运行的稳定性、处理效
率和出水水质。但是,迄今为止,不同研究者在 EPS 对污泥絮体絮凝、沉降及疏水
等性能的影响及其和系统出水水质的相关性研究方面尚未得出一致结论,这与 EPS
的提取及其各组分的测定方法有很大关系。鉴于此,本文基于前人研究,探讨了 EPS
的提取及其各组分的测定方法,同时,以实验室培养的活性污泥为研究对象,选择 IBR
四种较优运行模式进行相关试验,研究不同模式下 EPS 与污泥絮凝、沉降及疏水等性
能的相关变化规律,并进行不同模式间的对比分析。本论文主要取得如下研究结果:
(1)EPS 提取及其组分测定方法:采用超声树脂法提取 EPS 中蛋白质、腐殖酸
及 DNA,并采用加热法提取多糖;各组分测定中,分别采用蒽***—硫酸法测定多糖,
修正的 Folin-Lowry 法测定蛋白质和腐殖酸,二苯***法测定 DNA。
(2)EPS 与污泥性状的分析:同一工况下 EPS 及其各组分的含量变化不大。工
况二和工况四下,污泥的重新絮凝性能 FA 与 EPS 含量呈显著正相关性,即 EPS 含
量越大,污泥的絮凝能力越强。不同工况间,FA 值与 EPS 含量的变化规律基本一致。
在运行周期和曝气比相同的工况下,污泥的絮凝能力和 EPS 含量成正比,但不同运
行周期的各工况之间,FA 和污泥 EPS 间未呈现明显的一致性。
无论是各工况下还是不同工况间 EPS 含量均与 SVI 呈显著正相关性,即 EPS 含
量的增加不利于污泥沉降,工况一下污泥沉降性能最好。各工况下,EPS 均与相对
疏水性 SRH 呈现明显的正相关性,工况三尤为显著。各工况间 EPS 和 SRH 无显著
相关性,SRH 的变化情况与污泥沉降性能变化趋势基本一致。
(3)EPS 与反应器水质的分析:反应器在各工况下 COD 去除效果均较好,工
况一和工况四下 EPS 含量与 COD 去除率呈显著正相关性;各工况氨氮去除率均较高,
变化趋势基本一致且相对稳定,与 EPS 的含量变化无明显相关性;TN 平均去除率基
本呈先增大后减小的趋势,工况间 TN 去除率与 EPS 含量变化规律基本一致,而出

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水硝态氮含量呈现出与 TN 去除率相反的变化规律;各工况 TP 平均去除率波动较大,
工况间 TP 平均去除率与 EPS 含量变化规律基本一致。
(4)工况选优:综合进行各工况污泥性状和出水水质的对比分析,最终选定工
况二为相对最优工况。

关键词:IBR EPS 絮凝性能沉降性能疏水性

II
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Abstract
Integrated biological reactor(IBR) is a single continuous flow intermittent aeration
activated sludge treatment process. The reactor can achieve good removal effect of
COD,nitrogen and phosphorus under different working modes, but the good removal
effect of the reactor is intimately associated with the floc shape, structure, function and
characteristics of activated sludge. Extracellular polymeric substances(EPS) has an
important impact on settlement, ulation, surface characteristics and hydrophobicity of
act