活性污泥胞外多聚物的研究进展

本文阐明研究胞外多聚物的重要性入手,从它的性质,来源,在污水和污泥处理中各方面的影响作用,以及胞多聚物的分离提取方法几方面,综述了活性污泥胞外多聚物的研究发展和现状,并提出了一些可供进一步的探索的问题。     

废水处理系统中生物聚集体胞外多聚物研究进展

胞外多聚物(Extracellular polymeric substances,EPS)是废水生物处理系统中生物聚集体(包括絮体污泥、生物膜、颗粒污泥等)的重要组成部分,直接包裹于微生物细胞壁外,其理化性质及所处的特殊位置决定了它在生物聚集体中的重要作用.综述了EPS对废水生物处理系统污泥沉降性能、脱水性以及膜生物反应器膜污染影响的相关研究,分析认为EPS组成与结构特性改变污泥表面电位、疏水性等,进而影响污泥沉降与脱水性能、膜污染程度;以好氧颗粒污泥为典型的生物聚集体代表,总结了EPS组分含量与分布对颗粒污泥的形成与结构稳定性的影响,并在EPS提取方法标准化、现代理化技术与分子生物学技术综合分析等方面进行了展望,进一步的研究有望揭示生物絮凝体形成过程EPS的产生与调控机制.     

生物絮凝丝状真菌Talaromyces sp.CC-1胞外多聚物的提取及组分分析

以一株高絮凝活性的丝状真菌菌株——糙刺篮状菌(Talaromyces sp.CC-1)为研究对象,考察了热提取法、离心沉淀法、阳离子交换树脂法、NaOH-超声法等4种方法对该菌株胞外多聚物(ECP)的提取效果,结合细胞破坏程度(核酸含量)、ECP的提取效率、化学组成分析对这4种方法进行评价.结果表明,Talaromyces sp.CC-1产生的ECP的化学组成以多糖为主,4种方法中多糖分别占ECP总量的中97%、73%、72%、67%.其中,热提取法既能提高ECP的提取效率(提取量为940 mg·L-1),又不会在提取过程中对菌株细胞造成破坏(核酸仅占ECP总量1%,为离心沉淀法、树脂法和NaOH-超声法的0.06、0.04、0.03倍),是较适宜的ECP提取方法.红外光谱(FI-IR)对热提取的ECP的进一步分析表明,ECP结构中含有较多的羧基、羟基、氨基等絮凝活性基团,凝胶渗透色谱(GPC)分析显示,ECP的分子量分布为1.7×105—3.4×106Da之间,高效液相色谱(HPLC)测定ECP的单糖组成,发现ECP中多糖主要由葡萄糖、甘露糖、木糖和半乳糖等单糖构成(物质的量之比为95.7∶5.8∶1.8∶1).     

低浓度Ce3+对厌氧颗粒污泥比产甲烷活性和胞外多聚物的影响

在间歇培养条件下,研究了低浓度Ce3 对启动驯化、稳定培养和酸化等不同状态对厌氧颗粒污泥比产甲烷活性的影响.结果表明,低浓度Ce3 可促进厌氧颗粒污泥的比产甲烷活性;0.05mg·l-1Ce3 对稳定培养中的厌氧颗粒污泥比产甲烷活性促进作用最大,提高了14.29%,对酸化污泥促进作用较弱,低于5%,对启动驯化和再启动污泥有所抑制,抑制程度分别为7.67%和1.64%;驯化培养过程有利于污泥对稀土的适应.Ce3 的加入降低了启动驯化、稳定培养、严重酸化和再启动污泥的胞外多糖含量,有利于颗粒污泥的稳定性.Ce3 使驯化、稳定培养和再启动状态污泥的胞外核酸含量降低,而酸化污泥的胞外核酸含量升高,可用细胞膜通透性的改变解释.     

管网生物膜菌株胞外聚合物的提取方法比较

以饮用水管网生物膜样品中一株强成膜能力的菌株Pleomorphomonas oryzae作为研究对象,考察了8种方法(高速离心法、超声法、加热法、EDTA法、H2SO4法、NaOH法、SDS法、甲醛法)对菌株胞外聚合物(EPS)的提取效果,并结合三维荧光光谱(EEM)和傅立叶红外光谱(FTIR)对提取的EPS进行成分分析.结果表明,EDTA法和H2SO4法既能提高EPS的提取效率,提取量分别为64.77 mg.g-1SS和74.43 mg.g-1SS,是离心方法提取量的1.62倍和1.86倍,又不会在提取过程中对菌株细胞造成破坏,是较为理想的EPS提取方法.EEM分析进一步证实,NaOH法对菌株细胞破坏严重,造成EPS成分变化较大.FTIR分析则说明,化学提取方法相较于物理提取方法会引入杂质对组分测定造成干扰.     

三维荧光光谱表征膜污染物

本文探讨三维荧光光谱表征天然湖水中膜污染物质的可行性.选取天然湖水中的4种溶解性有机组分,进行膜过滤试验,探讨水样的荧光峰位置、强度和分布等特征参数与其分子量、亲疏水性质的关系,从而达到用三维荧光光谱参数定性、定量表征膜污染程度的目的.经研究发现,EEM谱图上与膜污染关系最密切的两个区域是:λex=220-250nm/λcm=350-380nm和λex=230-280nm/λem=380-500nm,其对应的小分子蛋白类和腐殖类有机物是造成膜污染的主要成分.此外,EEM谱图上的荧光强度还可用来表征过膜前后有机物的截留效率.经研究认为,采用三维荧光光谱反映膜污染成因和膜截留效率,具有实际应用意义.     

胞外聚合物物理法提取过程的优化

对物理法提取活性污泥中的胞外聚合物(EPS)进行了优化.分别考察了超声时间、振摇时间、离心速度和时间以及加热时间对EPS的松散附着(LB)和紧密粘附(TB)提取的影响,得出污泥EPS物理法提取的优化方案.     

藻菌生物膜胞外聚合物(EPS)与Al3+的配位作用机理

利用三维荧光光谱(3DEEM)和傅立叶转换红外光谱(FTIR)研究了藻菌生物膜EPS与Al3+的相互作用机理.3DEEM结果表明,生物膜EPS含有3个荧光峰.其中,峰A(Ex/Em=225～235 nm/300～330 nm)和峰B(Ex/Em=275～280nm/325～330 nm)荧光较强,属类蛋白峰,峰C(Ex/Em=335 nm/432～434 nm)荧光较弱,属类腐殖酸峰.峰A和峰B都能不同程度地被Al3+猝灭,它们的条件稳定常数(logK)分别为5.89和6.95.Al3+-EPS体系的峰A和峰B荧光强度明显受溶液pH值的影响.在pH为2～4之间时,荧光强度随pH的增大而增大,在4～7之间随pH的增大而减小,在7～11之间随pH增大而增大.FTIR光谱网分析表明,Al3+主要与EPS中所含的-NH-、C=O等发生强的配位作用.     

三维荧光光谱技术在水环境修复和废水处理中的应用

近年来我国水环境污染问题情况日益严重,其引发的水华问题频发,藻类生长代谢过程释放的各类衍生物对水生生态系统及原水处理工艺性能造成影响。为此,分析环境水体、废水处理系统中溶解性有机污染物（DOM）的组成、性质和来源,对水环境安全及水污染控制具有重要意义。三维荧光光谱技术通过在不同的激发波长上扫描发射荧光谱以获得激发．发射矩阵（EEM）,基于EEM数据构建三维立体图或等高线（指纹图）描绘监测对象特性,可分析水体溶解性有机物、藻类及藻毒素等,近年来已在饮用水源水质监测、湖库富营养化成因分析及废水生物处理性能评价等方面得到应用。与传统分析方法相比,该技术具有灵敏度高、操作简便、检测快速、试剂消耗量少等优点。文章从荧光光谱分析技术基本原理出发,对三维荧光峰的分类、影响因素及其在水环境中的应用进行了综述,并对今后该技术在环境领域的研究方向进行了展望,以期为水污染控制、污染环境修复提供先进可靠的分析方法。     

MBR中胞外聚合物累积对污泥性质的影响

以一体式膜生物反应器(MBR)处理模拟生活污水为研究体系,探讨累积胞外聚合物(EPS)的组成、含量及其分布对污泥特性的影响.结果表明,EPS经历一个低谷后,在35 d时出现明显累积,污泥比基质降解速率和污泥体积指数(SVI)也出现相应变化.体系中EPS总量及污泥中蛋白质与多糖比值的增加有利于污泥活性及其沉降性能的改善,EPS累积期大部分EPS存在于污泥中,从另一个角度证实了EPS与污泥活性及其降解性能之间的相关关系.