贫营养条件下EPS、SMP和微生物多样性的研究

为了考察活性污泥在营养缺乏的条件下,胞外聚合物（EPS）、溶解性微生物产物（SMP）和微生物种群结构自身的变化情况,为优化MBR系统运行、延缓膜污染等提供理论依据,对天津大学游泳馆MBR中的污泥混合液进行贫营养实验,测定了污泥混合液中EPS和SMP的含量,通过聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）技术和克隆测序技术对微生物多样性进行分析,根据序列数据进行同源性分析并构建系统进化树.实验初期,EPS和SMP的浓度由15.04 mg/g和0 mg/g分别上升到17.99 mg/g和3.29 mg/g.随着实验的进行,EPS有很大的降低,最终只有2.40 mg/g;SMP则一直在3.5 mg/g左右变化.实验表明,EPS和SMP对外界环境变化具有一定的缓冲作用,并且在营养缺乏的条件下微生物能够以降解EPS和SMP来维持自身生命活动.由于对EPS和SMP的利用,污泥的Shannon多样性指数由最初的0.81上升到最高时的1.09,随后开始降低,并最终稳定在0.95.克隆测序的结果表明,污泥中微生物的种类比较丰富,并且优势菌种大部分为未经培养菌种.部分菌种能够通过产生蛋白质和多糖水解酶来实现对EPS和SMP的降解,主要属于拟杆菌(Bacteroidetes)、黄杆菌(Flavobacterium）、腐螺旋菌(Saprospiraceae)和厚壁门菌(Firmicutes)等.     

污水渗滤土地处理系统中的堵塞问题

堵塞问题是污水渗滤土地处理系统经常遇到的.从理论方面对悬浮物截留、吸附及微生物生长所造成的堵塞进行了讨论,并用实例进行了验证.结果表明,不管是悬浮物截留、吸附,还是微生物的生长,所造成的堵塞状况都呈现出随滤层厚度增加按负指数形式递减的趋势.系统内部是否会发生堵塞与原水的成分组成、渗滤介质的有关参数、微生物的活性等都密切相关.对于污水渗滤土地处理系统来说,微生物的生长一般不会导致系统内部产生堵塞,而悬浮物的截留、吸附常常会造成系统表层比较严重的堵塞.     

交流电场对生物膜胞外聚合物提取过程的影响

利用电场特性,研究了交流电场的电流、频率大小对生物膜胞外聚合物(EPS)提取过程的影响,当电流密度小于10mA/cm²时,外电场对生物膜内微生物细胞影响较小;提取剂不同则对应的最佳提取频率不同,NaOH提取剂较适合的频率范围是10～100Hz;在电场条件一定的情况下,分别探讨了溶液pH值、提取剂浓度等各因素对提取效果的影响.以EDTA钠盐为提取剂,其浓度为2%时,提取效果较好;以2% EDTA钠盐为提取剂时,pH=10提取效果最佳.     

活性污泥胞外聚合物中蛋白质的探针分析方法

应用微相吸附-光谱修正技术(Microsurface adsorption-spectral correction,简称MSASC),利用刚果红(Congo Red,简称CR)探针测定了活性污泥胞外聚合物(Extracellular polymeric substances,简称EPS)中蛋白质(Protein)的含量,与常用的Folin酚法比较,结果一致,蛋白加标回收率为94.5%～107.1%,相对标准偏差(RSD)＜4.5%.对反应机理的分析和产物结合常数的计算结果表明,在pH 2.21时CR-Protein作用符合Langmuir单分子层吸附理论,产物的结合比79∶1,结合常数K=2.17×106,聚集形式为Protein·CR79,摩尔吸收系数ε664r=8.50×105L·mol-1·cm-1.     

臭氧氧化法处理反渗透浓缩垃圾渗滤液

采用臭氧氧化法处理经反渗透膜处理后的浓缩垃圾渗滤液,考察了反应时间、臭氧投量、pH和温度对COD,色度以及浓缩液中腐殖酸的去除影响,通过BOD₅/COD变化分析了臭氧氧化对浓缩液生化性的提高作用。结果表明：在pH 8.0,温度30℃,臭氧投量5 g/h,反应时间90 min的条件下,浓缩液的COD、色度以及浓缩液中腐殖酸的去除率分别达到67.6%、98.0%和86.1%, BOD₅/COD从0.008提升到0.26,生化性有很大提高。     

再生水中SS304表面生物膜的活性与结构

采用生物化学分析方法、扫描电镜（SEM）和能谱（EDS）研究再生水浓缩倍率对弗氏柠檬酸杆菌（Citrobacter freundii）生物膜脱氢酶活性、胞外聚合物（EPS）组分含量以及SS304表面生物膜形貌和组分的影响。结果表明：弗氏柠檬酸杆菌生物膜脱氢酶的活性随浓缩倍率的提高而增大,3 d时细胞活性最大;EPS中多糖/蛋白质的比值随浓缩倍率的提高而增大,生物膜亲水性增加,黏附性也逐渐增加;随着浓缩倍率的提高,SS304试片表面生物膜厚度也有所增加,生物膜中代谢产物及无机盐组分也有所增加,说明浓缩倍率的提高会加剧SS304表面腐蚀程度。     

在线固相萃取-液相色谱-串联质谱法直接测定水中15种全氟烷基化合物

通过优化样品保存、前处理、分析条件,建立了水中15种典型全氟烷基化合物(PFASs)在线固相萃取-液相色谱-串联质谱分析方法,并对饮用水水源地和末梢水中PFASs进行定量检测。水样过膜后,准确移取700 μL水样、300 μL甲醇至1.5 mL聚丙烯进样瓶,并加入同位素内标后直接进样800 μL至在线固相萃取流路,进行萃取富集,再通过十通阀切换将洗脱的PFASs转移至分析流路进行分离,质谱检测,内标法定量。方法分析总时长22 min,15种全氟烷基化合物的方法检出限为0.31~1.20 ng/L,纯水高、中、低浓度加标样品回收率为70%~115%,相对标准偏差为0.2%~14.0%(n=6)。经实际样品验证,该方法与传统手动固相萃取方法分析结果基本一致。结果表明,该方法操作简单、自动化程度高、有机试剂用量少、灵敏度高、方法稳定,可满足地表水和末梢水中PFASs的快速测定。     

膜生物反应器中EPS对污泥絮体形成的影响及其膜污染特性研究

为了给减缓膜生物反应器(MBR)膜污染提供新思路,对MBR中EPS各组分对污泥聚集性能的影响及其膜污染特性进行研究。通过分析MBR中污泥的聚集性,发现原始污泥的聚集速率常数为0.0151,提取EPS后污泥的聚集速率常数为0.00181,由此可以看出EPS在污泥聚集的过程中起重要作用。为了进一步明确EPS各组分对MBR中污泥聚集性能的影响,利用扩展的DLVO理论研究MBR中EPS及其各组分对污泥聚集性能的影响,发现MBR中EPS里粘液的二级能量最小值大约为-0.94 KT,松散型EPS(LB-EPS)为-2.98 KT,紧密型EPS(TB-EPS)为-3.87 KT,说明TB-EPS在污泥聚集的过程中起重要作用。进一步通过三维荧光光谱及EPS浓度分析,发现EPS各组分浓度及结构的不同导致EPS各组分对污泥聚集性起不同的作用。通过吸附实验、原子力显微镜观察发现EPS各组分的膜污染速率为:上清液 < 粘液 < LB-EPS < TB-EPS,由此,可以推测出减少粘液和LB-EPS含量可有效降低膜污染,同时对污泥絮体结构影响较小。     

AMBR-MABR耦合工艺处理模拟畜禽养殖废水的启动和运行

研究了AMBR-MABR处理模拟畜禽养殖废水的启动过程和成熟污泥的特征。通过在AMBR厌氧格室和MABR格室分别接种ABR-MABR对应格室中的污泥,然后固定停留时间、逐步升高进水负荷进行AMBR-MABR的启动。83 d后,AMBR-MABR的有机负荷（OLR）（以COD计）达到7.5 kg·（m3·d）-1,COD、NH4+-N和总氮去除率分别可达83.96%、37.56%和38.29%,反应器启动成功。启动成功后,AMBR-MABR污泥的浓度在17.5~30.0 g·L-1之间;厌氧格室污泥的粒径为0.25~0.74 mm,曝气格室污泥的粒径均为0.18 mm。AMBR-MABR中各格室的污泥表面凹凸不平,疏松多孔,主要由杆状菌、球状菌、念珠状菌及胞外聚合物（EPS）等组成,EPS主要为多糖、蛋白质和溶解性微生物代谢产物,富里酸和腐殖酸的含量较少。反应器中微生物种类丰富,微生物群落可以分为3类：第1类为Ⅰ、Ⅵ格室;第2类为Ⅱ、Ⅲ格室;第3类为Ⅳ、Ⅴ格室,这与PCA分析的结果一致。     

胞外聚合物(EPS)对污水处理影响的研究进展

胞外聚合物(EPS)是污水处理厂生物处理单元常见的微生物副产物,它的赋存情况对污水处理厂不同单元的影响不同。基于已有研究成果,总结了EPS的定义,对其架构、组成及功能等进行了详细描述;分别综述了EPS在生物处理单元对微生物生长、颗粒污泥的形成、微生物聚集体的絮凝与沉降性能的影响,在深度处理单元对渗透膜通透性、催化剂传质等性能的影响,在污泥处理单元对污泥消化和脱水性能的影响,并对EPS在不同污水处理单元的行为机理进行了汇总与探索;最后对未来EPS在污水处理中的研究方向与研究内容进行了展望。