污泥龄对膜生物反应器污泥特性及膜污染的影响

研究了污泥龄对胞外聚合物(EPS)总量、紧密粘附胞外聚合物(TB)和松散附着胞外聚合物(LB)含量及其中蛋白质与多糖比例的影响.结果表明,随污泥龄的延长,混合液EPS总量增加,TB和LB中蛋白质与多糖比例发生变化.这种变化改变了细菌表面电荷分布,增大了细菌表面亲水基和疏水基的比例,使细菌的存在状态由不稳定型(R型)向稳定型(S型)转变,降低了混合液Zeta电位,SVI值增大.采用SPSS软件对膜污染的主要因子进行了相关性分析,Zeta电位、上清液悬浮固体浓度、相对疏水性的相关系数分别为-0.818、0.853、0.832.综合考虑膜污染阻力和污泥特性,膜生物反应器的污泥龄应控制在优势菌最小世代时间的120倍以下.     

一体式膜生物反应器膜污染影响因素研究

试验采用聚丙烯中空纤维膜,通过正交试验考察了膜通量、抽停时间、曝气量对膜过滤压力的影响,得出适合的膜通量是减缓膜污染的决定性因素。并确定了适宜的运行条件：膜通量5L／（m2·h）,抽吸时间8min,停抽时间2min,曝气量0．6m3／h;同时考察了EPS中多糖和蛋白质对膜污染的影响,得出多糖是主要的污染物质。     

AF-MBR处理海水养殖废水性能及膜污染特性

为了考察缺氧滤池-膜生物反应器（AF-MBR）对海水养殖废水的处理效果,在膜生物反应器中投加聚氨酯悬浮性填料,并以独立运行的膜生物反应器作为对照.结果表明,组合反应系统的总氮去除率和总有机碳（TOC）去除率分别为92%和90%,高于对照膜生物反应器的86%和85%.并且,前置缺氧滤池和填料的投加也明显缓解了膜污染.通过对两个反应器提取的溶解性微生物产物（SMP）和细胞胞外聚合物（EPS）进行红外光谱和三维荧光光谱的测定,确定了蛋白质和多糖为主要的膜污染物质,并且膜污染物质的减少缓解了膜污染现象.     

MBR中胞外聚合物对膜污染影响的研究进展

膜污染问题直接影响MBR工艺的稳定性和经济性,是制约其发展的一个重要因素,而胞外聚合物则被认为是MBR膜污染中的优先污染物。在分析胞外聚合物组成特征与生理功能的基础上,阐述了底物、pH、温度、DO、SRT和污泥负荷等不同反应条件对胞外聚合物生成特性的影响及其膜污染机制,并总结了优化操作条件、调控混合液、清洗膜组件等减缓胞外聚合物所引起的膜污染的措施。     

一体式膜生物反应器的膜污染及对策

膜污染是一体式膜生物反应器运行中不可避免的问题。膜污染主要是污水中的污染物、微生物及其产生的胞外聚合物(EPS)、可溶性代谢产物 (SMP)类物质引起的。通过合理的设计及加强运行管理 ,结合有效的反冲洗和清洗措施 ,能够最大限度避免膜污染和恢复膜通量。     

厌氧膜生物反应器处理含盐废水运行效能及膜污染特性

采用厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactor,An MBR)处理模拟含盐有机废水,研究盐度变化对反应器运行效能及膜污染特性的影响.结果表明,当进水盐度逐渐增加但低于9. 1 g·L~(-1)时,反应器运行稳定,出水效果良好;当盐度增加至10 g·L~(-1),反应器COD去除率、产气量及甲烷含量都明显下降;污泥浓度、污泥体积指数(SVI)、溶解性微生物产物(SMP)和胞外聚合物(EPS)均随盐度增加而先升后降,污泥絮体紧密,沉降性良好.中空纤维膜组件在118 d内运行了3个周期,随着盐度增加膜运行周期由31 d延长为48 d,膜污染有所减缓.用SEM-EDX分析发现膜面污染物中有类似结晶状物质,Na、Mg、Al、Si、Cl、K、Ca和Fe为主要无机元素.三维荧光光谱(EEM)分析表明,蛋白质与腐殖酸是膜面有机污染物的主要成分.     

曝气膜生物反应器运行过程中污泥活性特征变化及其对膜污染的影响

研究了曝气膜生物反应器运行过程中活性污泥主要活性特征变化及其对膜污染的影响.通过排出剩余污泥的办法维持活性污泥浓度在4000 mg·L-1左右,并连续运行75 d.运行期间,每日检测活性污泥的各项性质指标便于反映污泥特性的变化.结果表明,随着反应器运行时间的延长,污泥脱氢酶活性逐渐增加,其对反应器的运行有着两方面的作用,一方面会强化微生物对污染物的去除,但另一方面则导致了胞外聚合物的增加,并加速膜污染.而污泥表观产率则随着运行时间的延长先增加后有所减少,其粒径逐渐减小,且胞外聚合物呈现增加的趋势,总的出水水质情况逐渐提高,与此同时,反应器内原生动物及后生动物在运行前期较少,而在后期大量出现.膜污染分析结果表明运行后期膜污染速度明显加快,其原因在于:污泥粒径的减小以及胞外聚合物的增加导致细小颗粒及胞外聚合物堵塞或在膜表面沉积数量增加.     

投加PAC延缓HDMBR处理印染废水膜污染研究

将动态膜技术与悬浮填料结合构建复合式动态膜生物反应器(HDMBR),采用HDMBR工艺处理印染废水,研究投加粉末活性炭(PAC)前后对印染废水的污泥混合液特性、胞外聚合物分布及其膜污染的影响。投加和未投加PAC反应器分别标为反应器A和B。实验结果表明:反应器A混合液的EPS增加量、LB-EPS积累量、粒径10μm的微粒所占比例、膜通量与Zeta电位降低幅度均小于反应器B,投加PAC改善了污泥混合液的性质,有效地减缓膜污染。由膜表面滤饼的三维荧光光谱(EEM)与红外光谱(FTIR)解析,膜表面主要污染物是蛋白质和多糖。PAC的吸附性能及其在滤饼层"骨架"功能,可减少膜表面污泥滤饼层的形成和沉积,有利于延缓膜污染。     

膜生物反应器处理工业废水中膜污染及膜过滤特性研究

采用膜生物反应器(MBR)中试试验装置处理制革、印染工业园区混合废水,考察了悬浮污泥浓度(MLSS)、溶解性微生物产物(SMP)和松散型胞外聚合物(EPS)表征总量、胶体粒子等因素对膜污染发生的影响程度.结果表明,试验装置启动后的120 d内,发生轻度膜污染现象,过滤膜阻力R20从1.5×1012m-1增加至1.8×1012m-1.MBR池内胶体粒子浓度与膜过滤阻力变化呈现明显的线性相关,而MLSS、SMP和EPS表征总量等因素的变化与膜过滤阻力的变化不存在相关性.分析认为胶体粒子是引起该试验装置发生膜污染现象的主要因素,其成因可能是胶体粒子通过附着在膜表面,沉积堵塞膜孔,从而造成膜污染.     

好氧颗粒污泥膜生物反应器中的污泥性质与膜污染研究

好氧颗粒污泥膜生物反应器运行了75 d,其COD、氨氮和总氮去除率分别为91%~95%、89.57%~100%和48.25%~90.84%;运行过程中颗粒污泥出现了一定程度的解体,污泥沉降性能出现了恶化,污泥比阻由起始的1.085×1013m/kg上升到反应末期的2.712×1013m/kg;胞外聚合物维持在44.71~72.23 mg/g之间.对膜组件污染特性进行研究,发现膜表面滤饼层阻力和膜孔堵塞阻力分别为5.32×1011m-1和2.34×1011m-1,占到总阻力的67.42%和29.66%.通过对膜污染物质进行红外光谱分析,发现膜污染的主要物质为蛋白质和糖类物质.     

胞外聚合物在生物除磷中作用的研究

以进水COD与TP之比分别为100∶1和50∶1的两组SBR反应器为研究对象,探讨了胞外聚合物(EPS)在生物除磷中的作用.研究结果表明,EPS中不仅含有以高价阳离子沉淀物或络合物形式存在的无机磷(IP),而且含有以细菌细胞分泌物或代谢产物形式存在的有机磷(OP).两组SBR反应器活性污泥的厌氧释磷过程主要由EPS产生,好氧吸磷过程主要由EPS完成;EPS的除磷量占系统除磷量的60%～62%,细菌细胞的除磷量占系统除磷量的30%～38%.EPS对主体液相中磷的去除主要通过EPS与主体液相之间磷的间接传输途径来完成,说明EPS在生物除磷过程中充当磷储存库的作用.     

预曝气及提取方法对活性污泥胞外聚合物的影响

为了获得更高的胞外聚合物质（EPS）得率及其对污染物的去除效果,比较了活性污泥预曝气时间及2种提取方法（超声法和甲醛+NaOH法）对提取EPS的影响,分析了EPS的荧光组分以及与污染物去除有关的基团差异.结果表明,污泥经过4h预曝气,EPS得率最高;甲醛+NaOH法提取的EPS是超声法的1.5~1.7倍;其中蛋白质、多糖、DNA含量分别是后者的1.4~1.7、0.8~2和2.3~2.7倍.甲醛+NaOH提取法获得的EPS对高岭土的絮凝率和对Cr³⁺的去除率分别高出超声法16%和33%,絮凝率和去除率分别达到了65%和63%.三维荧光光谱分析结果表明,甲醛+NaOH法提取的EPS中芳香蛋白和溶解性微生物代谢产物含量分别是超声法的1.4~1.9倍和1.8~2.4倍;胡敏酸类物质仅大量存在于甲醛+NaOH法提取的EPS中,且腐殖质与Cr³⁺去除率呈显著相关（P<0.01,R²=0.920）.红外光谱分析表明,甲醛+NaOH法提取的EPS中有区别于超声法的特殊基团,其中-OH、-COOH、-NH₂等基团与Cr³⁺发生了配位络合作用.     

污泥EPS作为阻燃剂的机制归纳与潜力分析

高附加经济价值回收产物胞外聚合物（EPS）提取可以有效推动剩余污泥资源化目标.EPS除可替代传统藻酸盐应用于食品、医药、纺织、印染、造纸和日化等行业外,它在阻燃方面独特的性能已展现出用作高端航空器防火涂层的诱人潜力.这得益于EPS本身复杂的化学结构与物质成分,其优异的相容性、黏附性和生物合成性等优势使它的阻燃与环保性能可能优于市场目前已应用上各种阻燃剂.因此,系统分析和总结EPS的阻燃特性机制对其广泛应用极具现实意义.首先,在总结市售现有各类阻燃剂之优缺点基础上,对比分析EPS阻燃特性以及应用潜力.其次,在阐述EPS中磷（P）元素与类藻酸盐（ALE）物质阻燃原理的情况下,厘清EPS胞外蛋白的协同阻燃过程,以揭示EPS阻燃性能的可能机制.以此为基础上,随之综合评价EPS阻燃特性,并与其他阻燃剂横向对比,总结EPS作为阻燃剂的优势所在.最后,为进一步提高EPS用作表面涂层阻燃材料性能,提出增加EPS磷元素含量、提高和纯化EPS中ALE以及优化EPS与基质的修饰策略.     

好氧/厌氧污泥胞外聚合物(EPS)的提取方法研究

采用5种方法对同一污泥在好氧和厌氧条件下的胞外聚合物(EPS)进行了提取试验研究.结果表明,甲醛-NaOH和H2SO4法对EPS的提取产量最高,分别为232·0mg·g~(-1)和159·7mg·g~(-1),且无大量细胞自溶发生,是比较有效的提取方法;与对照方法相比较,阳离子交换树脂(CER)和戊二醛提取法却存在严重缺陷.两种氧环境条件下污泥EPS中蛋白质的含量均最高,占EPS总量的50%~80%;其次为胞外多糖和DNA.污泥在经由好氧环境到厌氧环境的转变过程中,EPS中主要成分蛋白质和DNA含量降低较为明显,其厌氧/好氧状态下的相应含量比值为0·59~0·91.试验中也发现,提取步骤和检测手段对结果的影响最大.     

污泥EPS高值、高效提取与回收技术发展趋势

污泥有机质（特别是胞外聚合物,EPS）高值产品回收将会推动污水/污泥资源化.然而,EPS典型提取方法效率较低、回收产物成分复杂,限制了EPS目标物质的高效提取、降低了回收物的潜在高值应用.为此,探究高值、高效EPS提取/回收技术极为重要.这就需要改变目前典型的"笼统"EPS提取方法,将"胞外多糖"和"胞外蛋白"这样的模糊提取物（实为"有机物混合物"）转变为单目标物质（如类藻酸盐物质、酸溶性EPS、硫酸盐多糖、淀粉样蛋白质以及透明质酸等）或多目标物质（依靠物理、化学性质差异分离、提纯）,实现产物的定向提取并保证其纯度,从而使回收产物获得高值利用.另一方面,把握进水水质、营养物负荷以及运行环境对污泥EPS形成的影响亦十分重要;同时,需要鉴定易形成EPS的优势菌并掌握其生理、生化特征,这对通过污水处理运行而"原位"增加EPS污泥本底含量具有非常重要的意义.此外,还需要针对高值组分进一步发展优化提取方法（如添加表面活性剂等）,以实现回收物高效提取与高值回收利用.     

复合式膜生物反应器的膜污染控制机理

采用常规膜生物反应器(CMBR)和复合式膜生物反应器(HMBR)处理城市生活污水,对HMBR的膜污染控制机理进行了研究。试验结果表明,HMBR能够有效去除胞外多聚物(EPS),反应器内溶解性EPS(S-EPS)、松散附着性EPS(LB-EPS)和紧密附着性EPS(TB-EPS)的含量比CMBR分别降低了42.8%、41.5%和2.1%。附着性EPS(B-EPS)特别是LB-EPS与活性污泥的物理性能密切相关,随着其含量的降低,HMBR中活性污泥的絮凝性能和沉淀性能比CMBR分别提高了24.4%和34.8%。由于滤饼层污泥主要来源于活性污泥,因此随着活性污泥絮凝性能和沉淀性能的提高,HMBR中的滤饼层比阻比CMBR降低了31.1%。作为结果,当跨膜压差(TMP)到达20 kPa时,HMBR运行了143 d,而CMBR仅运行了57 d。     

Purification and molecular weight distribution of a key exopolysaccharide component of Bacillus megaterium TF10

Extracellular polymeric substances (EPS) are organic metabolic compounds excreted by microorganisms. They largely impact microbial aggregate structures and functions. Extracellular polysaccharides (EP) in EPS are responsible for the formation of microbial aggregates. In this work, we successfully separated and characterized EP from EPS of the bacterium Bacillus megaterium TF10. Extraction of EP from EPS was optimized using Sevag''s reagent. Chemical characteristics, functional groups, and molecular weight (MW) distribu-tion of EP were compared with the harvested EPS and soluble microbial products (SMP). We found that the polymers of lower MW and free proteins were successfully removed by Sevag''s reagent. The higher MW components of EPS were predominantly polysaccharides, while the polymers of lower MW tended to secrete to the supernatant and were described as SMP. A part of the proteins in the EP was polysaccharide-bonded. Our results can be further used in elucidating the complex flocculation mechanisms in which EP play a major role.     

塔宾曲霉胞外聚合物协同膨润土钝化处理铅污染土壤

钝化修复技术因投入低、见效快、操作简单等特点,对中低浓度土壤污染的修复具有优越性。微生物胞外聚合物（EPS）具有优异的重金属吸附能力,用EPS溶液协同膨润土钝化处理铅污染土壤,考察了EPS用量、酸雨处理、钝化处理时间对钝化效果的影响。结果表明:EPS对铅（Ⅱ）吸附容量为241 mg/g。在钝化实验中随着EPS用量增加,钝化效果先增强后减弱,加入膨润土后能与EPS产生协同钝化效果,最多能增加59%的残渣态铅,酸雨处理和延长处理时间均能增加钝化效果。针对不同污染途径进行的多种评估结果表明,EPS与膨润土能有效降低土壤中可提取态铅的比例。     

胞外聚合物(EPS)在藻菌生物膜去除污水中Cd的作用

藻菌生物膜在自然水体和污水生物处理工艺中普遍存在,它们在去除水体中重金属起重要作用。笔者在室内模拟实验的基础上,探讨了丝藻(Ulothrixsp.)-细菌生物膜所分泌的胞外聚合物(EPS)与藻菌生物膜去除毒性金属Cd之间的关系。研究结果表明,EPS主要由丝藻产生,其含量与污水中Cd的去除效率及生物膜中Cd的积累量之间相关性良好。而且,丝藻所分泌的EPS为与其共生的细菌及其本身提供了一个缓冲Cd毒性的微环境,这使藻菌生物膜能在不利的环境中保持较高的活性并能持续有效地去除水体中的Cd。      

好氧污泥颗粒化中胞外聚合物（EPS）的动态变化

在SBR中分别运行普通活性污泥和好氧颗粒污泥工艺,考察普通絮体污泥颗粒化过程中EPS的组分变化和分布情况.结果表明,通过减少沉淀时间可以获得质量高的颗粒污泥,污泥系统中的EPS可划分为紧密结合型、松散结合型和溶解性3种;普通污泥期、颗粒污泥初期和颗粒污泥稳定期的EPS含量均以紧密结合型EPS为主,颗粒污泥中总EPS和溶解性EPS含量均高于普通污泥,且颗粒形成初期溶解性EPS增长明显;颗粒污泥中紧密结合型EPS含量相对稳定,松散结合型EPS在不同污泥中含量很低,一个典型反应周期中蛋白质和多糖的变化趋势普遍是先降低后上升,普通污泥和颗粒污泥EPS中蛋白质含量均高于多糖,颗粒形成初期EPS中蛋白质含量有明显上升;普通絮体污泥中EPS和细菌分布均匀,颗粒污泥的表层聚集大量的细菌、内部主要成分是EPS.