胞外聚合物中蛋白质对好氧污泥颗粒化的影响

为确定胞外聚合物(EPS)中蛋白质(PN)对好氧颗粒污泥(AGS)形成的影响,研究了好氧污泥颗粒化过程,污泥EPS变化规律及其与污泥表面特性的相关性,分析了AGS和接种污泥EPS组分和相关官能团的差异并确定了EPS分布情况.结果 表明,在好氧污泥颗粒化期间,EPS中PN含量由13.98 mg·g-1增加到41.86 m...     

不同状态下的同一污泥胞外聚合物提取方法研究

以由厌氧污泥向好氧污泥转变前后2种不同状态下的污泥为研究对象,采用5种不同方法对污泥胞外聚合物(EPS)进行了提取实验。实验结果表明,NaOH法提取的EPS含量最高,但会导致胞内物质泄漏。CER和离心提取法较温和,但EPS产量不高。甲醛-NaOH和H2SO4法提取的EPS含量较高,且无大量细胞自溶发生,是有效的EPS提取方法。厌氧污泥转变为好氧污泥后蛋白质/多糖(PN/PS)比例有所增加,表明EPS各组分含量发生改变。红外分析表明厌氧污泥转变为好氧污泥前后EPS中主要组成成分没有发生改变,但各成分含量有所增加,特征明显的峰表明EPS中存在蛋白质、多聚糖。     

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。     

COD对生物除磷颗粒污泥稳定性影响研究

颗粒污泥稳定性是影响其应用的主要因素之一.以SBR中成熟的生物除磷颗粒污泥为研究对象,探讨进水COD浓度对系统稳定性的影响.结果表明,当进水COD浓度由300 mg/L逐渐升高到500 mg/L时,磷去除率由93%降低到88%;当进水COD浓度在400 mg/L以下时,污泥的最大比释磷速率和比吸磷速率分别为45.2 m...     

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。     

DS-EBPR颗粒污泥和絮状污泥除磷效能

为提高反应器的稳定性,同时对硫循环协同反硝化生物除磷（DS-EBPR）颗粒污泥和絮体污泥的脱氮除磷效果以及物质转化规律进行对比研究,实验采用序批式活性污泥反应器（SBR）分别培养DS-EBPR絮体污泥和颗粒污泥。结果表明：GSBR（颗粒污泥SBR）乙酸根平均去除率和磷平均去除率均高于FSBR（絮体污泥SBR）;且GSBR中PHA（聚羟基脂肪酸）的作用机制相比于FSBR明显优于glycogen（糖原）,表明GSBR具有更好的功能微生物富集作用;反应器运行过程中poly-S（聚硫颗粒）储存形式的转变表明DS-EBPR系统中poly-S的转化形式并不是根据反应阶段固定的,而是根据系统能量供需状态变化的,且对比硫循环转化效果显示GSBR的能量利用效率高于FSBR。     

城市污水厂污泥化学调理深度脱水机理

城市污水厂剩余污泥脱水是当前实际生产中亟待解决的问题。考察了厦门市集美污水厂剩余污泥经FeCl3和CaO,投加量分别为污泥质量分数的0.5%～0.7%和1.0%～1.5%化学调理前后污泥粒度、形态及胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)的变化。结果表明,调理后污泥比阻降低86%,污泥颗粒之间细碎紧密,细菌表面变得粗糙,经板框压滤后含水率低于60%。由三维荧光光谱(three-dimensional emission and excitation matrixs,EEM)光谱分析可知,LB-EPS(loosely bound-EPS)同TB-EPS(Tightly bound-EPS)的荧光峰整体发生红移,出现位于IV区域的色氨酸类蛋白质荧光峰Ex/Em=313/380 nm。FeCl3和CaO的加入一方面破坏了污泥颗粒的细胞结构,使EPS大量溶出,细胞结合水变成表面吸附水;另一方面Fe3+和CaO水解,中和污泥负电荷,通过压缩双电层作用破坏污泥胶体颗粒的稳定,去除表面吸附水,大幅提高了污泥的脱水性能,利于进一步板框压滤脱水。     

热水解厌氧消化工艺中污泥胞外聚合物对流变和脱水的影响

为阐明热水解厌氧消化工艺中污泥胞外聚合物对脱水和流变的影响,选取北京市某再生水厂中热水解厌氧消化工艺的污泥为对象,通过测量污泥粒径、三维荧光及各层EPS含量研究了EPS去除对污泥流变和含固率的影响。结果表明,经过热水解预处理后的污泥,粒径相较混合污泥下降66.79%;混合污泥荧光波峰集中出现在酪氨酸类蛋白质区和色氨酸类蛋白质区,经过热水解后可溶性微生物代谢产物的荧光响应值升高,再经过厌氧消化后提升了腐殖酸区域荧光响应值;EPS的去除对于污泥流动性有重要影响。热水解污泥和热水解厌氧消化污泥去除EPS后表观黏度下降幅度较大;此外,不同的脱水方法对污泥含固率的影响也不同。混合污泥和热水解厌氧消化污泥去除S-EPS层后含固率提升366.67%和148.92%,而热水解污泥去除S-EPS层后提升效果不明显。研究结果从污泥组分和流变学角度为污泥脱水提供思路和依据。     

铜绿微囊藻的胞外有机物对不同混凝剂除藻效果的影响

为了保证水厂在高藻条件下的安全清洁供水,以分布较为广泛的铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为研究对象,采用2种铝系混凝剂AlCl3和聚合氯化铝(polyaluminum chloride,PACl)进行烧杯混凝实验,考察混凝过程中铝形态对除藻的影响,分析铜绿微囊藻的胞外有机物(extracellular organic matters,EOM)对藻去除的影响机制。结果表明:在PACl浓度为0.04 mmol·L~(-1)时,对藻细胞及浊度的去除率均为90%,而AlCl_3摩尔浓度为0.08 mmol·L~(-1)时,藻细胞及浊度去除率才达到90%;在制备PAC时,会水解产生大量中等聚合形态、性质稳定的Alb,在弱酸性到弱碱性的范围(pH为6～8)内,Alb对藻细胞去除率均可达到95%以上;而AlCl_3只有在比较窄的pH范围内形成原位Al_b,AlCl_3只能在较窄的pH范围内(pH为6～6.5)保持95%藻细胞去除率。与AlCl_3相比,PACl可去除更多表观分子质量为200～300 Da的胞外聚合物,同时PACl混凝后得到的絮体密实度大于AlCl_3。以上结果为研究铝系混凝剂强化去除藻的胞外有机物提供了参考。     

复合式膜生物反应器中胞外聚合物提取方法综合评价

采用高速离心法、超声法、阳离子交换树脂法(CER)、加热法4种方法提取复合式膜生物反应器(HMBR)中污泥胞外聚合物(EPS),利用化学分析方法结合三维荧光光谱法(EEM)和凝胶渗透色谱法(GPC)对4种方法进行评价.结果表明,采用60℃,30 min加热提取效果最好,而且对细胞破坏小.通过三维荧光光谱图表明4种方法对于类富里酸均有较好的提取效果;对于类腐植酸和类蛋白质,热提取法优于其他3种方法.凝胶渗透色谱法分析表明4种方法提取的EPS分子量(MW)分布变化差别不大,分子量分布范围为100～1 000 000,主要集中在100 ～ 10 000之间.     

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.     

碳氮比对好氧颗粒污泥稳定性的影响

针对好氧颗粒污泥运行过程中稳定性较差的问题,在3个C/N比条件下,通过气升式内循环反应器对好氧颗粒污泥进行培养,分析了不同时期好氧颗粒污泥的沉降性能、粒径变化、进出水水质中有机物、胞外聚合物组分及含量变化,探讨了C/N比对好氧颗粒污泥稳定性的影响。结果表明,在C/N比分别为10、15和25的条件下,均能培养出好氧颗粒污泥,C/N比为15时,好氧颗粒污泥稳定性最优,此时好氧颗粒26 d内成熟,其SVI值为16.98 mL·g−1,颗粒粒径主要分布在0.2~0.6 mm,对COD、$ {\rm{N}}{{\rm{H}}_4^ +}$-N和TP的去除率可达93%、75%和91%,松散型EPS和紧密型EPS的含量最高分别为44.97 mg·g−1和54.20 mg·g−1。在采用不同C/N比对好氧颗粒污泥的培养过程中,C/N比对好氧颗粒污泥稳定性有较大影响,其中松散型EPS与好氧颗粒污泥的稳定性呈正相关关系。     

SBR中纳米氧化锌和四环素复合投加系统对污泥胞外聚合物的影响

为研究氧化锌纳米颗粒(ZnO-NPs)和四环素(TC)对SBR系统内活性污泥胞外聚合物(EPS)特性的响应变化,在模拟室外光照条件下,考察了递增浓度ZnO-NPs和TC单独或复合投加方式下对EPS中蛋白质和多糖的影响。结果表明：ZnO-NPs、TC和复合投加系统中EPS的蛋白质含量均明显高于多糖,在各系统中,低浓度的投加量对蛋白质和多糖的含量改变无明显影响;随着浓度的递增和反应周期的延长,相比于空白组,ZnO-NPs系统中的蛋白质和多糖含量分别下降了33.58%和64.75%;TC和复合投加系统中蛋白质含量分别升高了57.86%、68.58%,多糖含量分别下降了43.60%和40.38%,且2个系统蛋白质和多糖含量变化趋势相似,因此,判断复合投加系统可能受TC影响较大。FT-IR分析显示,ZnO-NPs、TC和复合投加系统主要对EPS中蛋白质和多糖中的—OH、—NH₂、C=O、C—OH及C—O产生影响。3D-EEM分析表明,EPS中蛋白质基团受到主要影响。该研究可为纳米颗粒和抗生素共存情况下对污泥EPS的影响提供依据。     

不同温度下有机负荷对厌氧折流板反应器污泥颗粒化的影响

采用2个相同的厌氧折流板反应器（ABR）研究不同温度、有机负荷对ABR启动过程中胞外聚合物（EPS）产生的影响,以及各隔室优势菌种。结果表明,高温和较高的有机负荷（OLR）促进EPS的产生,而EPS有利于颗粒污泥的形成。较高温度也有利于反应器承受更高的有机负荷。启动结束后,沿着水流方向,隔室中的污泥发生变化,由水解酸化菌演替为产甲烷优势菌。     

铜绿假单胞菌NY3及突变株代谢油污泥同步产胞外聚合物的特性

油污泥属危险性固体废弃物,大量排放已成为石化企业可持续发展的障碍。利用铜绿假单胞菌NY3及突变株,将油污泥转化为生物质,并研究了其特性。研究表明,NY3、NB1D、 NB2D及NB12DD均能降解油污泥中烷烃,但NY3、NB1D和NB2D菌对分子量较高烷烃(从C17~C32)的降解率比双突变菌NB12DD分别平均提高19.68%、28.76%和24.04%。铜绿假单胞菌NY3及突变株能直接将油污泥中烃类转化为胞外聚合物。与未加共代谢碳源相比,葡萄糖作为共代谢碳源时(培养液中表观油浓度达15 g·L-1),培养120 h后,NY3 、NB1D、NB2D、NB12DD菌胞外聚合物产量分别提高83.3%、79.8%、20.6%和62.9%,且碱性条件有利于各菌株高效降解油转化为生物质,pH为8~9时,其胞外聚合物产量均最高,分别达到8.1、4.34、4.94和7.15 g·L-1,野生菌NY3转化碳源为生物质转化率最高,为52.75%。结构和组成分析表明,胞外聚合物主要为糖蛋白,蛋白4.4%,总糖44.1%,蛋白与糖的连接方式为O-糖苷键链接,91.1%大分子粒径分布在33.0~716.9 μm范围。     

好氧颗粒污泥的性质及其在脱氮除磷中的应用

阐述了好氧颗粒污泥的污泥特性、培养条件和影响因素，比较了三种SBR反应器中颗粒污泥特性的差异，介绍了好氧颗粒污泥的形成机理及其在脱氮除磷过程中的应用情况。     

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。     

好氧污泥强化造粒过程中EPS的分布及变化规律

通过在好氧颗粒污泥生长前期投加混凝剂的方式,考察混凝剂的投加对颗粒生长的影响,用三维荧光光谱法分析胞外多聚物(EPS)在颗粒生长过程中的变化规律及其与污泥特性的相关性。结果表明,强化造粒条件下的污泥完全颗粒化的时间比对照组提前12 d,其强度和比重也分别比对照组高出2.05%和0.032。对各形态EPS三维荧光光谱分析,发现生长期松散型胞外多聚物(LB-EPS)的峰点为溶解性微生物代谢产物,及少量的芳香蛋白类物质和腐殖酸类物质,颗粒成熟后溶解性微生物代谢产物和蛋白类物质的荧光强度均减小,腐殖酸类物质消失,而溶解型胞外多聚物(S-EPS)和紧密型胞外多聚物(TB-EPS)的峰点及强度在两阶段无明显变化。在颗粒生长过程中,LB-EPS中的蛋白质含量随颗粒生长逐渐升高,颗粒成熟后逐渐降低至稳定,而多糖含量基本保持在1~5 mg/g MLSS。与S-EPS、TB-EPS相比较,LB-EPS和污泥颗粒化有密切关系,且与SVI呈正相关性(相关系数r=0.812),与相对疏水性呈负相关性(相关系数r=-0.973)。     

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。