废水生物处理领域中胞外聚合物的研究进展

胞外聚合物(EPS)是活性污泥的主要组成部分,可影响污泥的表面特性(污泥混合液疏水性和Zeta电位等)、生物絮凝、沉降及脱水等性能.就近年来国内外对EPS空间结构、组成成分、物理化学性质等方面的研究进行了归纳,并结合相关学者的研究成果,综述了EPS在生物膜形成、污泥颗粒化、重金属吸附、生物除磷、膜污染等废水生物处理领域中的研究进展.     

饮用水中蓝藻毒素污染研究进展

日趋严重的水体富营养化已成为全球性的环境问题，藻类及藻毒素给传统净水工艺带来了诸多不利影响，增加了水处理难度。对饮用水中蓝藻毒素去除技术进行了具体的论述，系统分析了各种技术的去除效果和局限性，并对藻毒素研究前景进行了展望。     

饮用水中蓝藻毒素污染研究进展

日趋严重的水体富营养化已成为全球性的环境问题,藻类及藻毒素给传统净水工艺带来了诸多不利影响,增加了水处理难度.对饮用水中蓝藻毒素去除技术进行了具体的论述,系统分析了各种技术的去除效果和局限性,并对藻毒素研究前景进行了展望.     

真菌胞外聚合物及其与重金属作用机制研究进展

真菌胞外聚合物(EPS)是近年来真菌微生物研究的热点,其在食品行业、医药工业和环境重金属污染治理中起着非常重要的作用.综述了国内外关于真菌EPS提取方法、产量影响因素、组成和结构的研究进展;介绍了真菌EPS在环境中与重金属作用机制的研究进展,主要包括胞外吸附和络合机制、草酸盐微沉淀机制和胞外重金属还原机制.在此基础上,展望了真菌EPS在环境重金属污染治理特别是重金属废水处理上的应用前景和亟待解决的研究内容,以便更好地为国内真菌EPS和重金属污染治理等方面的研究提供参考.     

盐类对模拟胞外聚合物(EPS)膜污染的影响

实验旨在研究盐类对模拟胞外聚合物(EPS)溶液在超滤和微滤过程中膜污染影响,通过添加与无添加盐类的模拟溶液的比较,研究盐类对EPS膜过滤在死端过滤过程的影响。实验考察了不同模拟溶液的膜通量衰减情况和滤饼比阻,并利用Hermia模型对实验数据进行拟合分析验证膜污染机理。实验结果表明,在超滤过程中,Ca2+和Al3+能在一定程度上提高膜通量,降低滤饼比阻,延缓膜污染;在微滤过程中,两者的添加反而降低了初始通量,添加Ca2+后滤饼比阻值反而有所增大;Na+对超/微滤过程影响很小。通过Hermia模型拟合分析发现,在超滤过程中,添加盐和无添加的溶液均以滤饼堵塞机理为主,而在微滤过程中则是以中间堵塞和滤饼堵塞机理为主。     

活性污泥胞外聚合物提取方法研究

考察4种方法（蒸气法、EDTA法、NaOH法和搅拌法）对3种活性污泥（可乐厌氧活性污泥、可乐好氧活性污泥和市政污水污泥）胞外聚合物的提取效率,对比分析了各提取方法对不同样品提取所得胞外聚合物的组成影响,结果表明,EDTA法提取多糖的效率最高,提取市政污水污泥、可乐好氧活性污泥和可乐厌氧活性污泥胞外聚合物糖分别在8.3、16.7和9.7 mg/g VSS左右;NaOH提取蛋白质的效率最高,提取市政污水污泥、可乐好氧活性污泥和可乐厌氧活性污泥胞外聚合物蛋白质分别为：3.15、0.55和5.57 mg/g VSS.对于3种不同种类污泥,EDTA法提取EPS总量效率最高,分别为市政污水污泥10.7 mg/g VSS、可乐好氧活性污泥16.8 mg/g VSS和可乐厌氧活性污泥9.97 mg/g VSS,分别比效率最低的搅拌法高出5倍、5倍和3倍.     

活性污泥胞外聚合物提取方法优化

试验对比了不同离子交换树脂(CER)含量和pH条件下胞外聚合物(EPS)的提取效果差异。结果表明,EPS各组分提取浓度均随离子交换树脂用量增加而增加,但各组分趋势不同。TOC的最佳树脂剂量为100 g CER/g VSS,而蛋白质、多糖和DNA的最佳树脂剂量约为70 g CER/g VSS。pH值对TOC、DNA和多糖的提取浓度影响较小,但对蛋白质影响比较大。各提取条件下,EPS各组分提取浓度随时间的变化过程可以分为平稳增长期、快速增长期及稳定期。     

活性污泥胞外聚合物提取方法研究

考察4种方法(蒸气法、EDTA法、NaOH法和搅拌法)对3种活性污泥(可乐厌氧活性污泥、可乐好氧活性污泥和市政污水污泥)胞外聚合物的提取效率,对比分析了各提取方法对不同样品提取所得胞外聚合物的组成影响,结果表明,EDTA法提取多糖的效率最高,提取市政污水污泥、可乐好氧活性污泥和可乐厌氧活性污泥胞外聚合物糖分别在8.3、16.7和9.7 mg/g VSS左右;NaOH提取蛋白质的效率最高,提取市政污水污泥、可乐好氧活性污泥和可乐厌氧活性污泥胞外聚合物蛋白质分别为:3.15、0.55和5.57 mg/g VSS.对于3种不同种类污泥,EDTA法提取EPS总量效率最高,分别为市政污水污泥10.7 mg/g VSS、可乐好氧活性污泥16.8 mg/g VSS和可乐厌氧活性污泥9.97 mg/g VSS,分别比效率最低的搅拌法高出5倍、5倍和3倍.     

动态生物滤网中胞外聚合物产量预测及滤网的污染分析

近年来,在各种膜处理技术中,用于废水或活性污泥混合液粗滤的自形成动态生物滤网(DMf)受到广泛关注。基于此,提出了一种用于估算合适的筛孔孔径的模拟方法,来预测并控制生物滤饼层在筛孔表面的形成,以提高过滤效果并减轻污染。结果表明：动态生物滤网面密度与EPS浓度之间具有显著的正相关性,可以利用滤网面密度来预测胞外聚合物(EPS)产生量;孔径为55~100 μm的筛网上形成的动态生物滤网可以阻挡泥水混合液中的大多数颗粒,但有部分细小颗粒仍可穿过滤网表层,并在滤网底层积累,从而产生EPS。CLSM分析结果表明,DMf中死细胞的比例及其厚度与网孔孔径显著相关,且在所有实验用的DMf中的活细胞层的厚度均约为20 μm。这表明有效的氧气渗透仅发生在DMf的薄层内,过厚的生物层会阻止氧气的渗透,进而导致微生物死亡而释放更多的EPS,最终加剧膜污染。     

钙离子存在下胞外聚合物及其模拟溶液在膜污染中的差异

针对膜生物反应器膜污染的问题,为探究模拟物质替代实际物质的可行性,以胞外聚合物(EPS)及其模拟溶液(BSA+SA)为研究对象,对比了钙离子(Ca~(2+))存在下胞外聚合物及其模拟溶液在膜污染中的差异,考察了EPS-Ca~(2+)和BSA+SA-Ca~(2+)在粒径分布、官能团、流变特性和膜污染行为等方面的差异。结果表明:Ca~(2+)使得溶液粒径变大,且EPS-Ca~(2+)的平均粒径大于BSA+SA-Ca~(2+)的平均粒径;不同官能团与Ca~(2+)发生作用导致红外光谱中特征峰发生偏移;BSA+SA-Ca~(2+)水胶体系结构更稳定,随着应变的增大,胶体结构被破坏的程度较轻;在微滤过程中,相同操作条件下,BSA+SA-Ca~(2+)的膜污染现象更为严重。进一步采用Hermia过滤模型拟合发现,EPSCa~(2+)和BSA+SA-Ca~(2+)分别对中间堵塞模型和滤饼层过滤模型的拟合程度最高。上述结果可为膜污染过程中胞外聚合物及其膜污染机理研究提供参考。     

膜污染状态下的胞外聚合物、细菌数量及微生物群落结构研究

研究了膜污染状态下膜生物反应器(MBR)中混合液污泥和膜丝表面污泥的胞外聚合物(EPS)含量、细菌数量以及微生物种群结构的情况。结果表明:EPS主要由蛋白质组成,膜丝表面污泥中的EPS含量较高,高达68.3mg/g;MBR污泥中细菌的数量级基本达109个/g,其中膜丝表面污泥细菌数量较高;MBR混合液污泥和膜丝表面污泥微生物群落的Shannon-Weaver指数分别为2.639和2.303,两者微生物群落结构的相似性系数达到0.833,两者的优势菌均为黄色单胞菌,变形杆菌门和拟杆菌门是膜丝表面种类较多的菌群,可能与膜污染有密切的联系。深入分析膜污染形成原因和过程,对膜污染的防治具有重要的意义。     

阳离子树脂法提取活性污泥胞外聚合物的研究

考察了树脂法提取活性污泥中胞外聚合物(extracellular polymeric substance,EPS)的影响因素,确定了最佳的提取条件.试验结果表明,树脂量60g/g VSS,振摇频率200r/min下处理4 h,EPS的提取量达到111.20 mg/L,DNA占提取量的12.13%.该方法的重现性试验结果还表明,EPS及其各成分的相对标准偏差在2.21%～6.07%之间,能较好地满足试验要求,是一种可靠的EPS提取方法.     

阳离子树脂法提取活性污泥胞外聚合物的研究

考察了树脂法提取活性污泥中胞外聚合物（extracellular polymeric substance,EPS）的影响因素,确定了最佳的提取条件.试验结果表明,树脂量60g/g VSS,振摇频率200r/min下处理4 h,EPS的提取量达到111.20 mg/L,DNA占提取量的12.13%.该方法的重现性试验结果还表明,EPS及其各成分的相对标准偏差在2.21%～6.07%之间,能较好地满足试验要求,是一种可靠的EPS提取方法.     

厌氧颗粒污泥胞外聚合物的影响因素研究

为明确厌氧颗粒污泥胞外聚合物产生的影响机制,通过改变pH、污泥负荷（Ns)和C/N比,研究厌氧颗粒污泥及其上清液的EPS（胞外聚合物）产生量及组分多糖、蛋白质的变化情况,采用红外光谱对比分析了pH、Ns、C/N比对EPS分子结构的影响;结果表明,过酸、过碱和不适当的C/N比不利于厌氧颗粒污泥形态保持和微生物生长,但Ns对厌氧颗粒污泥形态的影响不大。红外光谱分析表明,蛋白质肽键在强酸、强碱条件下均发生了变化,羧基、醇和酚则在强酸条件下(pH 3)消失,C/N比和污泥负荷对EPS的分子结构影响不大。     

活性污泥胞外聚合物在污水处理过程中的荧光特性

采用三维荧光光谱法对活性污泥的微生物代谢过程进行了分析。通过分析活性污泥进入内源呼吸过程的EPS中荧光性物质的变化规律,发现疏松结合的胞外聚合物(LB-EPS)荧光光谱的微生物代谢产物峰在内源呼吸前期就开始下降,下降比例为11%,而LB-EPS荧光光谱图中的类蛋白荧光峰和紧密结合的胞外物质(TB-EPS)荧光光谱图的类溶解性微生物代谢产物荧光峰在内源呼吸的后期下降,下降比例分别为18%和14%,在前期分别升高了34%和372%。另外,提出了通过疏松的胞外聚合物(LB-EPS)荧光偏移量来分析污水处理过程特性,得出荧光峰位置的偏移量与污水厂的出水COD、氨氮和污泥内源呼吸比具有很好的相关性,相关系数分别为0.943、0.825和0.941。     

蓝藻污染的危害及防治

就无锡太湖发生的蓝藻事件,介绍了蓝藻的起源、特性和水华的形成,分析了蓝藻污染对人民健康的危害,综述了对蓝藻防治的部分科研成果及资源化利用的措施。     

酸热处理提剩余污泥胞外聚合物的条件优化

以蛋白质浓度、多糖浓度和DNA浓度为表征,对酸热法提取剩余活性污泥中的胞外聚合物进行了条件优化,考察了pH值、温度和提取时间对破解剩余污泥细胞提胞外聚合物(EPS)效率影响的最优条件,并对EPS提取液进行FT-IR分析。结果表明,影响提取效率大小为pH值>温度>提取时间,酸热处理提胞外聚合物的最佳条件为pH=1.25,T=100℃,t=4 h。     

胞外聚合物对活性污泥吸附及再生的影响研究

通过研究胞外聚合物 (EPS)对活性污泥吸附及再生的影响 ,探讨吸附、再生机理。吸附试验表明 ,EPS与污泥吸附能力显著相关 ,随着污泥负荷的降低 ,EPS增加 ,污泥的吸附能力提高 ;并且有机物种类对污泥的吸附性能有显著影响 ,研究表明吸附机理主要是生物絮凝作用。此外 ,再生试验结果表明 ,再生能增加中负荷 (Ns) =0 3～ 0 5kgBOD5/kgMLSS·d污泥的吸附能力 ,但不能改变高负荷 (Ns) =2～ 3kgBOD5/kgMLSS·d污泥的吸附能力。其作用机理是再生过程可迫使中负荷污泥进入内源代谢期 ,使污泥中的EPS增加 ,絮凝活性增加 ,吸附能力提高 ,而高负荷污泥再生后EPS则无变化。同时 ,再生过程将使污泥的脱氢酶、OUR降低 ,代谢活性降低。对于高负荷污泥的再生是无效的。     

反硝化生物滤池生物膜胞外聚合物空间分布特征

研究了上流式反硝化生物滤池(DNBF)生物膜胞外聚合物(EPS)的空间分布特征,EPS的空间结构及组成对基质在生物膜内的传质作用有较大的影响,进而影响反硝化反应的进程和DNBF的脱氮效果。结果表明,沿水流方向生物膜EPS含量呈先升高后降低的变化趋势,在滤料层中间段为最高(56.14 mg·g~(-1))。将生物膜EPS分为悬浮型与附着型(包括溶解型、松散附着型和紧密黏附型)进行分层分析,发现每个分层的蛋白质含量均高于多糖含量;悬浮生物膜EPS中的多糖含量高于其他分层;溶解型和松散附着型生物膜EPS中的多糖含量高于紧密黏附型生物膜EPS。三维荧光光谱分析表明,悬浮生物膜EPS中所含主要物质为溶解性微生物分解副产物类,附着生物膜中,溶解型和松散附着型生物膜EPS包含酪氨酸类、色氨酸类蛋白质以及溶解性微生物分解副产物类蛋白质,紧密黏附型生物膜EPS主要包含溶解性微生物分解副产物类蛋白质。傅里叶红外光谱解析表明,羧基、酰胺基、羟基等是EPS中的主要基团。