甲苯对UASB反应器中溶解性微生物产物的影响

以乙酸钠为外加碳源,考察了UASB反应器内甲苯对可溶性微生物产物（SMP）的影响。实验结果表明：低质量浓度（20~70 mg/L）的甲苯对微生物有刺激作用,使得污泥增殖速率变小,SMP的质量浓度也逐渐减少,经过一段时间的驯化后,系统COD和TOC的去除率分别达到93%和94%以上,下降趋势较小；较高质量浓度（70~200 mg/L）的甲苯对微生物有抑制作用,污泥活性下降,反应器运行状况开始恶化,SMP的质量浓度也逐渐增大,经过一段时间的驯化后,系统COD和TOC的去除率分别维持在81%和83%以上；当甲苯质量浓度超过200 mg/L时,表现为污泥活性严重下降,对COD的去除效果极差。     

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.     

曝气强度对膜生物反应器污泥混合液可滤性的影响

主要研究了曝气强度对膜生物反应器(MBR)膜污染的影响.2套MBR采用恒流出水模式连续运行60 d,曝气强度分别为500及100 L/h,应用死端过滤装置来检测不同阶段污泥混合液的可滤性.实验中对不同曝气强度下的溶解性微生物代谢产物(SMP)分子质量分布、颗粒粒径分布、胞外聚合物(EPS)含量进行了测定.结果表明,过高的曝气强度将恶化污泥混合液的可滤性,增加了膜污染速率.进一步研究表明,曝气强度的增加导致了污泥混合液上清液中相对分子质量>10000的SMP浓度的增加,此部分大分子有机物浓度直接影响了污泥混合液的可滤性.过高的曝气强度也导致了污泥絮体中1～10μm细小颗粒和EPS含量的增加.     

温度对膜生物反应器运行特性及膜污染的影响

温度对膜生物反应器（MBR）污染物去除效果和膜污染速率都有很大的影响。采用两套相同的MBR蓑置在冬季运行,其中一套维持20℃的恒温,另一套水温与周围环境相同。对两套装置处理效果及膜污染速率进行对比,并通过反应器中溶解性微生物产物（SMF）、胞外聚合物（EPS）含量、污泥粒径分布扣膜面污染物的比较,分析温度对MBR运行的影响。研究结果表明膜对污染物的截留能有效补偿低温时微生物作用的不足,因此低温对出水水质并没有显著的影响。此外,低温时虽然SMP和EPS的释放增加,但并没有引起膜污来的加剧。相反地,低温时污泥粒径较高温时小,而粒径较大的颗粒更易沉积于膜表面,因此低温时膜面固体物质含量较低,膜污染速率反而比高温时低。     

皂素工业废水CODCr排放限值的研究

皂素工业是近几年来迅速发展的一个重要生物医药化工行业,我国皂素主产区位于南水北调中线工程水源汉江上游,其排放的大量高浓度含酸有机废水给水源保护带来严重威胁,急需制定我国的皂素工业水污染物排放标准.采用三段式两相厌氧为核心的二级生化组合工艺技术从实验室试验、现场工业性试验和示范工程三方面对皂素工业废水COD_Cr排放限值进行了研究,皂素废水二级生化处理出水中残留COD_Cr总量(以质量浓度计)约为400～500 mg/L,其中溶解性微生物代谢产物(SMP)质量浓度约为240～280 mg/L.综合考虑技术可达性和经济可行性,将现有企业COD_Cr排放限值规定为400 mg/L;为引导企业对废液综合利用,推进皂素行业清洁生产,规定新建企业和现有企业的第二时段的限值为300 mg/L.提出了丹江库区相应的COD_Cr总量指标及皂素规模限额.执行该标准后,全国每年可削减COD_Cr 71　400 t,其中南水北调中线工程水源汉江上游至少可削减60　690 t,可以满足中线调水水源区的环境保护要求.      

胞外聚合物与溶解性微生物产物的关系

通过活性污泥内源呼吸试验,发现胞外聚合物与溶解性微生物产物之间存在相互转化、吸附与被吸附的关系。内源呼吸初期(0~19h),bound EPS水解生成BAP,细胞自溶过程也释放部分SMP。19~43h,微生物利用SMP中易降解部分生成bound EPS和UAP,大分子量的SMP被bound EPS吸附,并存在一定程度的细胞水解。43~162h为SMP分泌、溶出阶段,内源呼吸加强,微生物脱氢酶活性几乎丧失,细胞水解、自溶。bound EPS表面出现SMP解吸-吸附的交替过程。162~210h期间bound EPS水解及细胞自溶为主要过程。并且产出的SMP可生物降解性较差,对微生物表现出毒性作用,抑制其脱氢酶活性,而在毒性环境下,微生物又产出更多的SMP。     

溶解性微生物产物对浸没式膜生物反应器运行的影响

对溶解性微生物产物(SMP)的累积行为及其对浸没式膜生物反应器(SMBR)操作运行的影响进行了研究.在90 d的实验过程中,对总有机碳(TOC)、相对分子质量分布(MWDs)、比耗氧速率(SOUR)进行定期监测,采用死端过滤实验来检测SMP对膜污染的影响.结果表明,在SMBR上清液中SMP出现明显累积;随着实验运行,SMP中相对分子质量大于10000的浓度增加显著;与相对分子质量小于1 000的SMP相比,此部分SMP对污泥活性和膜污染影响较大,对SMBR的出水水质影响较小.     

Evaluation of factors influencing soluble microbial product in submerged MBR through hybrid ASM model

In this study, a mathematical model was established to predict the formation of the soluble microbial product (SMP) in a submerged membrane bioreactor. The developed model was calibrated under the reference condition. Simulation results were in good agreement with the measured results under the reference condition. The calibrated model was then used in the scenario studies to evaluate the effect of three chosen operating parameters: hydraulic retention time (HRT), dissolved oxygen concentration, and sludge retention time (SRT). Simulation results revealed that the SMP dominated the soluble organic substances in the supernatant. The scenario studies also revealed that the HRT can be decreased to 1 h without deteriorating the effluent quality; dissolved oxygen concentration in the reactor can be kept at 2–3 mg/L to maintain the effluent quality, reduce the content of SMP, and minimize operating costs; the optimal SRT can be controlled to 10–15 d to achieve complete nitrification process, less membrane fouling potential, and acceptable organic removal efficiency.     

MFC-MBR耦合系统中SMP与EPS特性的研究

将膜生物反应器与以剩余污泥为底物的微生物燃料电池结合建立了能够有效控制膜污染的MFC-MBR耦合系统,以传统MBR作为对照研究了MFC-MBR耦合系统内泥水混合液的溶解性微生物产物(SMP)与胞外聚合物(EPS)浓度、分子量分布及荧光特性的变化情况.结果表明与传统MBR相比耦合系统中SMP与TB-EPS浓度分别升高了8.5%与9.2%,而LB-EPS浓度则降低了47.9%,并且LB-EPS中芳香性蛋白质与腐植酸的浓度也显著降低.同时还考察了传统MBR与MFC-MBR耦合系统中膜污染情况,结果发现,在传统MBR中TMP达到30KPa所需时间为38d,而MFC-MBR耦合系统则为55d.说明MFC污泥回流能够有效减缓膜污染的发生.     

贫营养条件下膜生物反应器污泥混合液可滤性分析

采用膜生物反应器(MBR)运行16d,未向反应器内活性污泥投加营养物质,对溶解性微生物代谢产物(SMP)、污泥颗粒粒径分布(PSD)、胞外聚合物(EPS)、SMP相对分子量分布(MWDs)进行了定期监测.修正的污染指数(MFI)用来考察与SMP和EPS相关的污泥混合液可滤性.结果表明,MFI值由1.8′104迅速增加到7.3′104s/L2,说明长时间的内源代谢过程对MBR内污泥混合液可滤性有负面的影响.污泥混合液上清液中SMP相对分子量>10kDa的大分子有机物和污泥絮体中1~10μm细小颗粒的增加,将严重恶化污泥混合液的可滤性.