目前,绝大多数的污水处理厂都采用的是活性污泥生化法处理污水。随着生活质量的提高、工业的飞速发展,污水排放量增大、污水中的污染物质也越来越复杂,污水处理厂对絮凝剂的使用频率增加,絮凝剂的用量也日益增大。在絮凝剂对污水进行预处理后,其残余量仍有可能随着水流进入到后续的生化反应系统中,进而对活性污泥微生物以及污水处理系统产生影响。迄今为止,对絮凝剂在污水处理中的研究中,偏重于絮凝剂对污水的处理效果研究,而絮凝剂对活性污泥及其微生物活性影响研究较少,并且研究内容较单一,缺乏系统的分析和研究。通过模拟聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)、聚丙烯酰胺(CPAM)三种絮凝剂的残余进入SBR系统,考察了反应系统内活性污泥微生物量、氧化还原酶活性、胞外聚合物(EPS)及其组分蛋白质和多糖含量、体积溶氧传递系数(kLa)以及SBR系统中的污泥特性和对COD、NH4+-N和TP去除效果,揭示了絮凝剂类型和浓度均会通过对活性污泥及其微生物活性影响,促进或抑制SBR系统的污水处理效果。主要工作包括如下几个方面:(1)通过絮凝剂直接处理污水,以及在活性污泥存在的情况下加入絮凝剂处理污水的3组对比实验,以出水效果为依据,利用排除法逐一缩小浓度范围,最终确定了PAC、PFS、CPAM三种絮凝剂在模拟残余絮凝剂进入SBR系统的对比实验中每周期进水后的加药量分别为10mg/L、10mg/L、0.1mg/L。(2)在投加10 mg/L PAC模拟PAC残余的SBR系统(PAC系统)、投加10 mg/L PFS模拟PFS残余的SBR系统(PFS系统)、投加0.1 mg/L的CPAM模拟CPAM残余的SBR系统(CPAM系统)和空白对照反应系统(空白系统)的对比实验中,考察了反应系统的活性污泥特性和对COD、NH4+-N、TP的去除效果,结果发现:残余PAC会导致活性污泥沉降性能变差,并降低微生物对污染物质的分解能力;残余PFS和CPAM进入反应系统内能够改善活性污泥菌胶团和絮体结构,从而使得活性污泥的吸附效能和沉降性能均有所增强,PFS系统对COD、NH4+-N、TP的去除效果高于CPAM系统的。(3)通过考察PAC系统、PFS系统、CPAM系统以及空白系统中活性污泥微生物三磷酸腺苷(ATP)含量,脱氢酶活性、过氧化氢酶活性,EPS及其组分含量和kLa的变化情况,分析残余絮凝剂对系统中活性污泥微生物量影响和在第10 d、20 d、30 d、40 d、50 d、60 d加药后5 h内的活性污泥微生物量增长动力学,分析残余絮凝剂对单位活性污泥微生物量上的酶活性、对EPS及其组分所占比例和系统溶解氧传质的影响。结果显示,PAC对活性污泥微生物量增长有明显的抑制作用,反应至第10 d当PAC系统中A13+含量的浓度约为47.58 mg/L左右时,残余PAC会使活性污泥微生物中毒失活,微生物大量减少,对脱氢酶活性和过氧化氢酶活性产生抑制作用,阻碍反应系统中生化反应的进行;抑制EPS分泌和系统中溶解氧传质速率,从而阻碍活性污泥污水处理系统的传质一反应过程,进而使污水处理效果恶化。PFS、CPAM系统中的活性污泥微生物量在加药后5 h内的增长动力学为一级反应,且CPAM系统中的微生物量的增长速率大于PFS系统,第20d PFS、CPAM和空白系统中的活性污泥微生物量的增长速率分别为:0.0031、0.0052、0.0021。在PFS和CPAM系统中,分别当残余PFS的Fe3+浓度低于115.43 mg/L、残余CPAM的浓度低于5.08 mg/L时,残余絮凝剂对反应系统中的活性污泥微生物量、脱氢酶活性和过氧化氢酶活性、EPS的分泌均有明显的促进作用,并且PFS对过氧化氢酶活性的促进作用略大于CPAM, CPAM对EPS中蛋白质分泌的促进作用大于PFS,即CPAM更有利于提高EPS的疏水性。而当PFS和CPAM系统中,残余PFS的Fe3+浓度和残余CPAM浓度分别大于115.43 mg/L和5.08 mg/L时,不但不会与系统中的活性污泥发生协同作用促进生化反应,还会对系统中活性污泥活性造成相应的抑制作用。(4)通过分析PFS系统和CPAM系统中kLa发现,PFS的絮凝特性能使溶解氧传质距离增大、传质接触面积减小,从而使传质效率降低,同时由于Fe3+是生物体生长所必需的微量元素,Fe3+对好氧颗粒污泥的形成能起到促进作用,则随着残余PFS的进入,PFS系统中从最初对溶解氧传质抑制较明显,到最终趋于空白。CPAM通过改变活性污泥絮体结构,使活性污泥絮体有更好的絮凝性,有利于氧及营养物质的传质作用,从而提高CPAM系统中的溶解氧传质速率。PAC、PFS、CPAM和空白系统中的kLa与EPS的蛋白质含量均表现为正相关性,空白系统、PFS系统、CPAM系统以及反应 30 d 内的 PAC 系统的相关系数(Correlationcoefficient)分别为:0.4837、0.9138、0.9688和0.9462,说明PAC、PFS、CPAM三种絮凝剂均能影响反应系统的溶解氧传质特性。并且在四个反应系统中,CPAM系统中的kLa与EPS的蛋白质含量的正相关性最强,即CPAM对系统的溶解氧传质特性影响最大。综上,不同种类的残余絮凝剂和同一种残余絮凝剂的不同浓度进入SBR系统均会对活性污泥及其微生物活性产生影响,从而抑制或促进污水处理效果。当残余PAC在SBR系统中的浓度大于47.58 mg/L时,会导致活性污泥微生物中毒失活,抑制微生物生长、降低氧化还原酶活性及EPS的分泌,阻碍系统传质一反应过程,降低污水处理效果,则PAC不适合长时间大量应用于活性污泥污水处理系统的污水预处理。在残余PFS的Fe3+浓度低于115.43 mg/L、残余CPAM浓度低于5.08 mg/L时,均对SBR系统中活性污泥及其微生物活性有促进作用,从而提高污水处理效果。实际污水处理中,PFS和CPAM均可长期用于污水预处理,其絮凝剂残余量在有效的浓度范围内还可与微生物发生协同作用,强化传质一反应过程,促进污水处理效果。此外,由于PFS水解产物中含有Fe3+,会影响出水色度,加上CPAM在污水处理系统中的投加量远小于PFS,则在PAC、PFS、CPAM三种絮凝剂中,CPAM作为活性污泥污水处理厂长期使用的预处理絮凝剂最为理想。