活性炭强化好氧颗粒污泥运行效能的探究.pdf

第49卷 第 11 期2023 年 11 月Vol.49 No.11Nov.,2023水处理技术水处理技术TECHNOLOGY OF WATER TREATMENT活性炭强化好氧颗粒污泥运行效能的探究活性炭强化好氧颗粒污泥运行效能的探究兰琳琳，吉瑞娟（河南建筑职业技术学院，河南 郑州 450000）摘摘 要要:针对好氧颗粒污泥（AGS）颗粒化进程缓慢及低碳/氮（C/N）废水处理效率低的特性，在中温条件下开展了污泥源颗粒活性炭（GAC）强化AGS处理低C/N废水的研究，探究了GAC对AGS出水水质特征、污泥颗粒化进程及微生物群落特征的影响，揭示了GAC强化AGS处理低C/N废水的作用机制。结果表明，GAC能强化AGS处理低C/N废水的性能，当GAC含量20 mg/L时，COD、NH4+-N、TP的去除效率分别高达92.6%98.5%、73.4%75.1%、77.8%79.5%，显著高于空白组。此外，GAC作为载体富集大量功能微生物并加速AGS颗粒化进程，提高污泥浓度并改善沉降性。在GAC含量为20 mg/L时，污泥浓度高达6.76.9 g/L。GAC存在组别内污泥体积指数（SVI）低至50.258.3 mL/g。GAC提高了AGS内胞外聚合物（EPS）和胞内聚合物聚羟基烷酸酯（PHA）含量。碳源匮乏期，PHA降解产能用于微生物代谢及氮磷去除，提高AGC运行效率。微生物学分析表明GAC提高了与生物脱氮除磷相关微生物如Candidatus Accumulibacter、Zooglea的相对丰度。研究结果为AGS处理低C/N废水提供了一定的参考依据。关键词关键词:颗粒活性炭;好氧颗粒污泥;低C/N废水;胞内聚合物开放科学开放科学（资源服务资源服务）标识码标识码（OSID）:中图分类号中图分类号:X703 文献标识码文献标识码:A 文章编号文章编号:10003770(2023)11-0042-007低C/N废水常因碳源不足导致生物反硝化、好氧吸磷效率低、出水水质难达标。外碳源投加能提供反硝化电子供体，提高生物脱氮除磷效率，但增加污水处理运行成本。此外，外碳源投加量不当易引发的环境的二次污染1。因此，如何高效处理低C/N废水仍是水处理技术的热点。好氧颗粒污泥（AGS）工艺是一种新兴的生物处理方法，相较于传统活性污泥，AGS具有规整、密实、生物量大、沉降性能好且耐冲击负荷的优势2。此外，AGS占地面积小、成本低和效率高，因此AGS的应用越来越受到研究者的重视。然而，受限于碳源，AGS处理低C/N废水仍存在颗粒化程度低、运行不稳定等难点问题。污泥源生物炭由于具有优异的孔隙结构和较大的比表面积，吸附能力强等优点而被广泛应用于土壤修复与固碳、环境污染物吸附等3。在水处理方面，常赜等4研究了活性炭对硫化物推动短程硝化-反硝化污泥颗粒化的影响，结果表明投加活性炭21 d后污泥成功颗粒化，总氮去除效率高达95%。ZHANG等5证实GAC能有效富集降解难降解有机质的菌群，促进EPS分泌，提高污泥颗粒化程度。GAC颗粒有助于AGS反应器中微生物的附着、生物膜的形成和更高的颗粒间相互作用。通过促进生物膜的形成，GAC可最大限度地减少生物量的流失，丰富特殊微生物群体，并提高营养盐去除6。上述研究丰富了GAC在环境领域的应用，然而GAS强化AGS处理低C/N废水的探究至今鲜有报道。此外，GAC对AGS内功能微生物群落特征的影响至今也不明确。因此，应用GAC强化AGS处理低C/N废水有助于实现污水厂内减污降碳的目标。鉴于此，本研究通过向已驯化成熟的絮状污泥内投加污泥源GAC为污染物及氮磷去除微生物提供聚集平台，加速颗粒污泥的形成，并研究了GAC对AGS处理低C/N废水的运行效能，分析GAC作用下 AGS颗粒化特征，从微生物方面揭示了 GAC强化AGS运行效率的微生物学机制。本研究结果丰富了GAC的应用领域并为AGS处理低C/N废水提供一定的理论依据和数据支撑。DOI:10.16796/ki.10003770.2023.11.008收稿日期：2023-05-01基金项目：河南省高等学校青年骨干教师资助项目（202112950）作者简介：兰琳琳（1982），讲师，研究方向为环境监测、水质分析和水处理；电子邮件：1 材料与方法材料与方法1.1实验材料实验材料实验所用污水为郑州某污水处理厂初沉池出水，取回后的污水于实验室过滤去掉杂质后备用，其水质 pH 为 6.90.1，COD、NH4+-N、NO2-N、NO3-N、TP 的质量浓度分别为 18016、351.6、0.30.05、2.60.3、8.10.2 mg/L。进水C/N（以COD/TN计算）约为5.1 1，为低C/N废水。接种污泥为某实验室A2/O工艺内用于生物同步脱氮除磷的活性污泥。接种污泥的主要特征如下：总悬浮固体（TSS）为4.20.1 g/L、挥发性悬浮固体（VSS）为 3.50.2 g/L、污泥体积指数（SVI30）为86.50.4 mL/g、总COD为16.50.3 g/L。GAC来源于某污水处理厂二沉池剩余污泥热解制备而成，热解温度为800，时间为2 h。GAC的主要特征为比表面积546.8 m2/g、微孔体积0.12 m3/g、平均孔径1.65 m。反应器由序批式反应器（SBR）为有机玻璃构成，高为120 cm，直径为18 cm，总体积为30.5 L，有效工作容积为28.0 L。SBR底部设有曝气盘，通过转子流量计控制好氧阶段溶解氧约为3.05.0 mg/L。SBR外通过定时控制器控制 SBR 的运行条件（厌氧/好氧）、SBR每日运行三个周期，每个周期含有60 min厌氧（含3.0 min快速进水）、270 min好氧、30 min沉淀和120 min闲置期。1.2实验过程实验过程本研究在5组（定义R0R4）相同的序批式反应器内进行，每组反应器平行运行三个相同的反应器。每个周期进水14 L并在周期末排掉14.0 L废水，体积交换比为50%。R0组内不添加GAC并作为对照组。R1R4内进水中添加2、10、20、30 mg/L的GAC作为实验组，进水有机负荷控制在 180 mgCOD/L。SBR外设有水浴加热装置，整个反应过程内控制温度为中温条件（3035）。通过人工添加2.0 mol/L的 NaOH 或 HCl 控制进水初始 pH 控制在 7.00.2。在每个周期末排泥水混合物690 mL控制污泥停留时间为10 d。水力停留时间控制在16 h。在前20 d内逐渐缩短沉降时间排掉沉降性能差污泥，在20 d后污泥沉降时间控制在 30 min。定期测定各组别出水水质及污泥特征以探究 GAC 对 AGC 处理低C/N废水的影响。1.3分析方法分析方法TSS、VSS、SVI30及 COD 采用国际标准方法测定7；TP采用过硫酸钾消解钼酸铵显色紫外分光光度法测定；TN采用碱性过硫酸钾消解分光光度法测定（HJ636-2012）测定；氨氮采用纳氏试剂法测定；EPS采用热提取法进行提取，EPS内蛋白质（PN）和多糖（PS）分别采用双缩脲法和苯酚硫酸法测定；聚羟基烷酸酯（PHA）采用气相色谱法测定，测定步骤如下：采用氯仿和酸化甲醇做有机溶剂在100 的条件下消解20 h，使微生物体内的PHA组分溶出，然后利用 Agilent6890N 型气相色谱以及 Agilent DB-1型气相色谱柱对有机相（氯仿）中的PHA成分进行检测；糖原质采用蒽酮比色法测定；微生物群落特征采用454高通量测序，样品送往上海某生物医药公司进行测定分析。2 结果与讨论结果与讨论2.1AGS处理低处理低C/N废水性能废水性能图1为不同含量GAC对出水COD及对应去除效率的影响。在空白组内，出水 COD 随时间呈现出先下降后略有升高后再稳定的变化规律，在稳定时期出水 COD 大致为 21.832.6 mg/L，对应 COD的去除效率大致为 87.5%89.6%。当 GAC 存在时，出水 COD 显著下降，进而提高 COD 去除效率。当 GAC 含量提高至 20 mg/L，出水 COD 为3.015 mg/L，对应 COD去除效率提高至 92.6%98.5%，显著高于R0。然而，进一步提高GAC含量至30 mg/L时，出水COD较20 mg/L GAC组别下降不显著（p0.05）。上述实验结果证实GAC能提高AGS处理低C/N废水内污染物，且综合考虑经济要素，GAC的最佳含量为20 mg/L。活性炭因其比表面积大、活性官能团多及微孔结构丰富等特性，GAC 可以与溶液中的污染物接触反应，从而达到吸附去除各类污染物的目的8。何莹等9利用污泥-秸秆制备活性炭并应用于渗滤液 COD 吸附，图1出水COD及COD去除率Fig.1Effluent COD and COD removal rate42兰琳琳等，活性炭强化好氧颗粒污泥运行效能的探究1 材料与方法材料与方法1.1实验材料实验材料实验所用污水为郑州某污水处理厂初沉池出水，取回后的污水于实验室过滤去掉杂质后备用，其水质 pH 为 6.90.1，COD、NH4+-N、NO2-N、NO3-N、TP 的质量浓度分别为 18016、351.6、0.30.05、2.60.3、8.10.2 mg/L。进水C/N（以COD/TN计算）约为5.1 1，为低C/N废水。接种污泥为某实验室A2/O工艺内用于生物同步脱氮除磷的活性污泥。接种污泥的主要特征如下：总悬浮固体（TSS）为4.20.1 g/L、挥发性悬浮固体（VSS）为 3.50.2 g/L、污泥体积指数（SVI30）为86.50.4 mL/g、总COD为16.50.3 g/L。GAC来源于某污水处理厂二沉池剩余污泥热解制备而成，热解温度为800，时间为2 h。GAC的主要特征为比表面积546.8 m2/g、微孔体积0.12 m3/g、平均孔径1.65 m。反应器由序批式反应器（SBR）为有机玻璃构成，高为120 cm，直径为18 cm，总体积为30.5 L，有效工作容积为28.0 L。SBR底部设有曝气盘，通过转子流量计控制好氧阶段溶解氧约为3.05.0 mg/L。SBR外通过定时控制器控制 SBR 的运行条件（厌氧/好氧）、SBR每日运行三个周期，每个周期含有60 min厌氧（含3.0 min快速进水）、270 min好氧、30 min沉淀和120 min闲置期。1.2实验过程实验过程本研究在5组（定义R0R4）相同的序批式反应器内进行，每组反应器平行运行三个相同的反应器。每个周期进水14 L并在周期末排掉14.0 L废水，体积交换比为50%。R0组内不添加GAC并作为对照组。R1R4内进水中添加2、10、20、30 mg/L的GAC作为实验组，进水有机负荷控制在 180 mgCOD/L。SBR外设有水浴加热装置，整个反应过程内控制温度为中温条件（3035）。通过人工添加2.0 mol/L的 NaOH 或 HCl 控制进水初始 pH 控制在 7.00.2。在每个周期末排泥水混合物690 mL控制污泥停留时间为10 d。水力停留时间控制在16 h。在前20 d内逐渐缩短沉降时间排掉沉降性能差污泥，在20 d后污泥沉降时间控制在 30 min。定期测定各组别出水水质及污泥特征以探究 GAC 对 AGC 处理低C/N废水的影响。1.3分析方法分析方法TSS、VSS、SVI30及 COD 采用国际标准方法测定7；TP采用过硫酸钾消解钼酸铵显色紫外分光光度法测定；TN采用碱性过硫酸钾消解分光光度法测定（HJ636-2012）测定；氨氮采用纳氏试剂法测定；EPS采用热提取法进行提取，EPS内蛋白质（PN）和多糖（PS）分别采用双缩脲法和苯酚硫酸法测定；聚羟基烷酸酯（PHA）采用气相色谱法测定，测定步骤如下：采用氯仿和酸化甲醇做有机溶剂在100 的条件下消解20 h，使微生物体内的PHA组分溶出，然后利用 Agilent6890N 型气相色谱以及 Agilent DB-1型气相色谱柱对有机相（氯仿）中的PHA成分进行检测；糖原质采用蒽酮比色法测定；微生物群落特征采用454高通量测序，样品送往上海某生物医药公司进行测定分析。2 结果与讨论结果与讨论2.1AGS处理低处理低C/N废水性能废水性能图1为不同含量GAC对出水COD及对应去除效率的影响。在空白组内，出水 COD 随时间呈现出先下降后略有升高后再稳定的变化规律，在稳定时期出水 COD 大致为 21.832.6 mg/L，对应 COD的去除效率大致为 87.5%89.6%。当 GAC 存在时，出水 COD 显著下降，进而提高 COD 去除效率。当 GAC 含量提高至 20 mg/L，出水 COD 为3.015 mg/L，对应 COD去除效率提高至 92.6%98.5%，显著高于R0。然而，进一步提高GAC含量至30 mg/L时，出水COD较20 mg/L GAC组别下降不显著（p0.05）。上述实验结果证实GAC能提高AGS处理低C/N废水内污染物，且综合考虑经济要素，GAC的最佳含量为20 mg/L。活性炭因其比表面积大、活性官能团多及微孔结构丰富等特性，GAC 可以与溶液中的污染物接触反应，从而达到吸附去除各类污染物的目的8。何莹等9利用污泥-秸秆制备活性炭并应用于渗滤液 COD 吸附，图1出水COD及COD去除率Fig.1Effluent COD and COD removal rate43第 49 卷 第 11 期水处理技术水处理技术COD的去除效率可高达82%。此外，GAC还可强化微生物代谢活性从而提高有机质的同化去除。除吸附作用外，GAC 的多孔介质能富集大量异样微生物从而强化了有机质的生物代谢，提高了 COD 的生物去除。GAC 对 AGS 处理低 C/N 废水内 NH4+-N 及 TN去除效率的影响如图2所示。GAC同样提高了TN的去除，但GAC对NH4+-N的去除具有低剂量GAC影响不显著，而高剂量GAC提高NH4+-N去除的规律。当GAC含量低于10.0 mg/L时，NH4+-N的去除效率均保持在86.9%89.5%，而当GAC含量提高至20 mg/L 时，NH4+-N 去除效率显著提高至 93.4%98.6%。NH4+-N去除效率的提高一方面与GAC内富集大量微生物相关，另一方面与GAC对NH4+-N的吸附相关。此外，GAC对TN的去除具有显著影响，且GAC 含量越高，TN 的去除效率提升越显著。当GAC 含量为 20 mg/L 时，TN 的去除效率提高至73.4%75.1%，远高于空白组的68.9%70.1%。上述实验结果表明GAC对AGS处理低C/N废水内TN具有显著促进作用，这与GAC多孔结构及吸附性相关。此外，GAC富集的污泥为反硝化提供了条件，进而提高TN去除。图3为GAC对出水TP质量浓度及其去除率影响。GAC对TP影响与其对COD的影响大致相似，均表现出促进作用。稳定期空白组内出水TP质量浓度为 2.22.5 mg/L，而 GAC 存在组别内出水 TP质量浓度下降至1.62.1 mg/L，对应去除率提高至74.6%79.8%。尤其当 GAC含量为 20.0 mg/L时，出 水 低 至 1.61.9 mg/L，去 除 率 高 达 77.8%79.5%。上述实验结果证实 GAC 能有效提高 AGS处理低C/N废水内TP的去除。粱梓轩10探究不同凝聚剂强化好氧颗粒污泥形成的影响时发现GAC能强化AGS去除磷酸盐。GAC促进了AGS内生物量（见图4），从而提高了微生物对磷酸盐的摄取量，导致出水TP质量浓度下降。2.2AGS颗粒化进程颗粒化进程图4为GAC含量对AGS颗粒化进程内污泥浓度的影响。各组别内TSS和VSS浓度随时间先升高后逐渐平稳。在本研究 TSS及 VSS计算中已减掉GAC 投加引起的重量升高。在稳定期，空白组内TSS和VSS浓度分别为5.45.6 g/L和3.63.8 g/L，说明污泥浓度升高，部分污泥出现颗粒化状态。然而在GAC存在组别内，TSS和VSS浓度升高明显，且污泥浓度升高程度与GAC含量密切相关。当GAC含量由2.0 mg/L提高至20.0 mg/L时，稳定时期TSS浓度由6.46.6 g/L提高至6.76.9 g/L，进一步提高GAC含量至30 mg/L时，TSS浓度增加不显著（p0.05）。相似的影响也在 VSS 浓度上体现，当 GAS为20 mg/L时，VSS浓度增长至4.64.8 g/L，显著高于空白组。GAC的多孔结构为微生物增殖提供条件，进而导致AGS内生物量提升。ZHANG等5同样证实GAC的存在提高了处理难降解废水中污泥的浓度。GAC的多孔结构为微生物附着提供载体进而提高了生物量。图2NH4+-N和TN去除率Fig.2NH4+-N and TN removal rate图3出水TP质量浓度及TP去效率Fig.3Effluent TP mass concentration and TP removal efficiency图4GAC对AGS污泥浓度的影响Fig.4Effect of GAC on AGS sludge concentration44兰琳琳等，活性炭强化好氧颗粒污泥运行效能的探究SVI能表示微生物聚集体的沉降性能，在本研究中GAC同样能影响AGS沉降性能。如图5所示，除空白组外，其余组别内SVI均随时间先下降后稳定。微生物不断凝聚、粘附，聚集体不断变大，变得更加密实，使得沉降性能不断提升2。在R0内，前30 d，SVI 急剧下降，在随后的 3060 d 内维持在56.658.4 mL/g，随后 SVI再次升高并下降。空白组内SVI稳定后再升高的原因在于丝状菌增殖。前期AGS沉降性较差，随着絮状污泥向颗粒状污泥的转化，SVI降低显著。由于GAC的存在，SVI下降后基本保持平稳50.258.3 mL/g，且SVI与GAC的投加量密切相关。GAC载体投加能有效提高微生物附着率，促进聚合体的生长，提高污泥沉降性。在基于生物炭的造粒系统中，沉降特性和生物量保留被显著提高，从而加速了污泥颗粒化。EPS被认为是生物膜形成过程中细菌与载体表面黏附的重要介质。图6（a）为GAC对AGS颗粒化进程内EPS含量的影响。在空白组内，前20 d EPS含量逐渐增加，随后略有下降后再次升高，在稳定期，EPS含量大致为70.372.6 mg/g。而GAC存在组别内，EPS 含量显著提高至 73.184.6 mg/g，且EPS含量增加量与GAC含量密切相关。当GAC含量为 20 mg/L时，EPS大致为80.383.2 mg/g，显著高于 10 mg/L GAC 组别但略低于 30 mg/L GAC 组别。研究证实GAC当AGS形成的核和载体，刺激EPS分泌，从而促进AGS的颗粒化11。此外，组合填料和活性碳纤维等载体都可刺激生物膜内EPS分泌，提高污泥浓度，同样与本研究中GAC刺激EPS分泌的结论相一致。图6（b）和图6（c）为 GAC对PN、PS含量及PN/PS的影响，GAC提高了AGS处理低C/N废水过程中EPS内PN和PS含量。在空白组内，PN和PS的含量大致为 24.328.6 mg/g 和 15.616.9 mg/g，而在GAC存在组别内，PN和PS含量分别提高至30.538.9 mg/g 和 16.217.3 mg/g。需要注意的是，当GAC含量为20、30 mg/L时，PN与PS的含量相差不显著。在活性污泥中，PN/PS值与污泥絮凝能力成正比。GAC含量同样提高了EPS内PN/PS。空白组内 PN/PS 大致为 1.491.57，R1 内 PN/PS 为 1.681.72，略高于空白组。但当GAC含量超过2.0 mg/L时，PN/PS显著提高至1.932.04，远高于空白组和2.0 mg/L GAC组别。研究发现PN是细胞外排的疏水性物质，同时是培养需氧颗粒的基本要素12。图5GAC对AGS颗粒化进程内沉降性的影响Fig.5Effect of GAC on sedimentation of AGS during granulation（a）EPS（b）PN、PS（c）PN/PS图6GAC对AGS颗粒化进程中EPS、PN、PS含量及PN/PS的影响Fig.6Effect of GAC on the content of EPS,PN,PS and PN/PS in the process of AGS granulation45第 49 卷 第 11 期水处理技术水处理技术ZHANG等5同样证实生物炭刺激AGS内PN的合成，这与本研究结果相一致。此外，PN/PS的增加有助于EPS内负电荷的减少，提高污泥表面的疏水性能、污泥絮凝和颗粒结构的稳定性。上述研究证实GAC 能加速 AGS 颗粒化，提高污泥内 EPS 含量，进一步研究发现 GAC 提高了 PN、PS 含量并增加了PN/PS比值。2.3内聚物内聚物PHA含量含量图7展示了GAC对AGS中胞内聚合物PHA含量的影响。在前 20 d 内，各组别中 PHA 积累量逐渐升高，这与 AGS 内微生物逐渐适应进水环境相关。在随后时期，各组别PHA含量虽然存在波动，但大致保持平稳。空白组内，PHA的含量为6.136.42 mmol/g，而 GAC存在提高了 PHA积累量。在低GAC含量组别内（2.0 mg/L），PHA含量为6.499.85 mmol/g，略高于空白组，但 当 GAC 含 量 超 过10 mg/L 时，PHA 积 累 量 显 著 提 高 至 6.977.12 mmol/g。PHA 是微生物内重要的胞内聚合物，在碳源匮乏时，PHA裂解产能提供电子用于反硝化生物除磷。在本工作中GAC作为生物载体能为生物脱氮除磷微生物提供附着点，从而增加了微生物对进水低碳源的利用，并在体内合成PHA。周期后半程，外碳源可利用度降低，微生物自我分解PHA驱动氮磷生物去除。PHA含量越高，在后期产能越多，从而氮磷去除效率高。GAC为微生物提供附着点提高了对有限碳源的利用也是其强化生物脱氮除磷的关键因素之一。2.4AGS内微生物群落特征内微生物群落特征微生物群落特征分析对理解GAC强化AGS处理低C/N废水具有重要意义。分别选取80 d稳定时期污泥样品进行Illumina HiSeq分析测试。GAC对AGS 内 微 生 物 在 门 级 别 的 影 响 见 图 8（a）。Proteobacteria和Bacteroidetes是各组内有时门级别微生物。研究证实Proteobacteria能大量分泌EPS并促进絮状污泥的附着，此外，Proteobacteria还含有大量负责生物脱氮微生物13。GAC 存在组别内，Proteobacteria的相对丰度提高至37.5%72.3%，尤其在 R3 内，Proteobacteria 的相对分度占比最高。GAC 同样提高了 AGS 内 Bacteroidetes 的占比。在R3 内 Bacteroidetes 的相对丰度提高至 10.2%，高于空白组的9.5%。图8（b）为GAC对AGS处理低C/N废水过程内微生物相对丰度在属级别上的影响。Candidatus Accumulibacter是广泛存在于颗粒污泥内负责生物除 磷 的 微 生 物。GAC 存 在 组 别 诶 Candidatus Accumulibacter 的相对丰度提高至 5.16%5.69%，高于对照组的 4.64%，这与 GAC 提高 AGS 生物除磷相关。污泥颗粒化过程内离不开菌胶团微生物，Zooglea 菌胶团菌属是一种絮凝形成细菌，并以产图7GAC对AGS处理低C/N废水过程内PHA积累量的影响Fig.7Effect of GAC on the accumulation of PHA in the treatment of low C ram N wastewater by AGS（a）门级别（b）属级别图8GAC对AGS处理低C/N废水内微生物相对丰度在门、属级别的影响Fig.8Effect of GAC on relative abundance of microorganisms in AGS treatment of low C/N wastewater at phylum and genus levels46兰琳琳等，活性炭强化好氧颗粒污泥运行效能的探究生胞外聚合物闻名。在低温条件下Zooglea菌属对好氧颗粒污泥工艺的稳定运行具有重要意义。此外，Zooglea能分泌大量PN在稳定好氧颗粒污泥结构和保证系统稳定运行过程中起着重要作用14。与此同时，Zooglea还具有脱氮能力，能在低C/N废水内进行反硝化脱氮。GAC 存在组别内 Zooglea的相对丰度提高至 4.5%9.6%，远高于对照组的3.6%。Brevundimonas 也在各组别内被检测到，GAC 能影响 Brevundimonas 的相对丰度，在 R3 内Brevundimonas 的相对丰度提高至 7.9%，而空白组内 Brevundimonas 的 相 对 丰 度 仅 为 6.5%。Brevundimonas有助于 EPS 产生15，这也解释 GAC存在组别内 EPS含量高于空白组。Thermomonas、Arenimonas和Simplicispira 是反硝化菌，其对生物脱氮具有重要意义。GAC提高了上述三种微生物在 AGS内占比。在 AGS内，上述三种脱氮微生物占比高达 10.7%17.02%，而空白组内占比仅为9.3%。GAC作为载体为脱氮除磷及污染物去除微生物提供大量附着空间，从而提高了 AGS 的絮凝性及生物量。3 结结 论论1）GAC能提高AGS处理低C/N废水内污染物和营养盐的去除，且当 GAC 浓度为 20.0 mg/L 时，COD、NH4+-N、TP 的去除效率分别高达 92.6%98.5%、73.4%75.1%、77.8%79.5%，均高于对照组。污染物去除能力增强一方面在于GAC吸附作用，另一方面在于GAC对微生物代谢的强化作用。2）GAC加速了污泥颗粒化进程，作为载体为微生物提供附着条件，提高污泥浓度及沉降性。此外，GAC 刺激 AGS 内 EPS 分泌，促进了 AGS 颗粒化。GAC 存在利于胞内聚合物 PHA 合成，在碳源匮乏期，PHA分解产能提高氮磷去除。3）GAC作为载体富集大量利于污染物及氮磷去除的微生物，提高了 Candidatus Accumulibacter、Zooglea 的相对丰度，这三种脱氮微生物占比高达10.7%17.02%，远高于对照组。GAC提高了负责去除污染物及氮磷的微生物，这也导致GAC组别内出水水质优于对照组。参考文献：1汤同欢,陈丙法,金婧梅等.芦苇碳源后置反硝化滤池强化低碳氮比纳污河水脱氮J.中国给水排水,2019,35(05):19-23+29.2XU D,LI J,LIU J,et al.Advances in continuous flow aerobic granular sludge:A reviewJ.Process Safety and Environmental Protection,2022,163:27-35.3曹秀芹,刘丰,柴莲莲,等.污泥生物炭制备与其对土壤环境影响的研究进展J.环境工程,2022,40(03):203-211.4常赜,孙宁,蒋然.活性炭促进硫化物推动短程硝化反硝化污泥颗粒化研究J.环境工程,2019,37(08):12-15+26.5ZHANG D,LI W,HOU C,et al.Aerobic granulation accelerated by biochar for the treatment of refractory wastewaterJ.Chemical Engineering Journal,2017,314:88-97.6HAN X,JIN Y,YU J.Rapid formation of aerobic granular sludge by bioaugmentation technology:A reviewJ.Chemical Engineering 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granulation in an SBR treating piggery wastewater by seeding sludge from a municipal WWTPJ.Journal of Environmental Sciences,2017,51:332-341.14 AN W,GUO F,SONG Y,et al.Comparative genomics analyses on EPS biosynthesis genes required for floc formation of Zoogloea resiniphila and other activated sludge bacteriaJ.Water Research,2016,102:494-504.15 ZHANG Q,HU J,LEE D J.Aerobic granular processes:current research trendsJ.Bioresource Technology,2016,210:74-80.保护海洋资源，拒绝核污水入海。47第 49 卷 第 11 期水处理技术水处理技术（上接第41页）（上接第36页）XDLVO Theory and Model to Analyze the Fouling Mechanism of NFFENG Guizhen,ZHANG Huomei,HUANG Lin,LI Zhiqiang(School of Civil Engineering and Architecture,East China Jiaotong University,Nanchang 330013,China)Abstract:Membrane pollution is one of the key factors hindering the wide application of nanofiltration membranes.In order to investigate the pollution degree of dissolved organics on the nanofiltration membranes,three pretreatment technologies,coagulation,ultrafiltration and resin were used to analyze the micro force of membrane pollution using XDLVO theory in this study,and membrane pollution mechanism and membrane pollution potential were analyzed through Hermia and Tansel models.The results showed that the XDLVO theory has a good prediction result for the change of the surface pollution layer of raw water NF and ultrafiltration NF nanofiltration membranes,but it may be affected by the ionic strength of the test water.XDLVO theory has a certain deviation for the prediction result of the change of the surface pollution layer of coagulation NF and resin NF nanofiltration membranes in this study.According to the model analysis,the Tansel model can better describe the fouling process of nanofiltration membrane than the Hermia model.TSI value shows that MIEX resin adsorption pretreatment has the potential to reduce membrane pollution and alleviate membrane pollution.Keywords:pretreatment processes;XDLVO theory;Hermia model;Tansel model;fouling mechanismStudy on the Mechanism of Degradation of Rhodamine B by CuO Activated Peroxymonosulfate Prepared by Hydrothermal MethodCUI Fengqi,HE Zhengguang*(College of Ecology and Environment,Zhengzhou University,Zhengzhou 450000,China)Abstract:As a carcinogenic substance,rhodamine B needs an efficient and clean treatment technology.CuO was prepared by hydrothermal m