活性污泥中胞外聚合物的組成及功能分析.pdf

1、胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)是微生物代謝過(guò)程中的產(chǎn)物,在活性污泥的結(jié)構(gòu)及凝聚等方面起著重要的作用。本研究首先探討了在活性污泥絮體形成過(guò)程中,溶解態(tài)和顆粒態(tài)有機(jī)物對(duì)活性污泥特性及其對(duì)基質(zhì)去除率的影響。然后提出了根據(jù)活性污泥中 EPS功能進(jìn)行分類的概念,認(rèn)為活性污泥的絮體層級(jí)和菌膠團(tuán)層級(jí)存在著具有不同凝聚機(jī)理的EPS,根據(jù)其功能將EPS分為絮體層級(jí) EPS( Extra-Micr

2、ocolony Polymers, EMPS)和菌膠團(tuán)層級(jí) EPS(Extra-Cellular Polymers,ECPS)。并以活性污泥粒度分布的演變?yōu)榛A(chǔ),采用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂(cation exchange resin,CER)法作為一次提取法,加熱(heating, H)法、甲醛加堿( formaldehyde-alkaline, F-A)法和超聲-高速離心(ultrasonication-high speed centrifu

3、gation,U-HSC)法三種方法分別作為二次提取法,對(duì) EMPS和 ECPS進(jìn)行分離提取,并對(duì)其進(jìn)行成分、組成、功能及凝聚特性分析。主要結(jié)果如下:
　　(1)以紅薯淀粉為有機(jī)物基質(zhì)培養(yǎng)的活性污泥濃度明顯小于葡萄糖培養(yǎng)的活性污泥濃度。紅薯淀粉培養(yǎng)的活性污泥中生長(zhǎng)了少量絲狀菌,對(duì)其沉降性能造成了一定的影響。且葡萄糖培養(yǎng)的活性污泥的脫水性能也優(yōu)于紅薯淀粉培養(yǎng)的活性污泥。在對(duì)基質(zhì)的去除方面,葡萄糖培養(yǎng)的活性污泥硝化作用進(jìn)行的較完全,而

4、紅薯淀粉培養(yǎng)的活性污泥中亞硝化作用進(jìn)行的較完全,硝化作用進(jìn)行的不完全。葡萄糖培養(yǎng)的活性污泥對(duì)磷的去除效果也較紅薯淀粉培養(yǎng)的活性污泥好,兩個(gè)反應(yīng)器對(duì)有機(jī)物的去除率都很高。
　　(2)經(jīng)粒度分布分析,CER法可以有效的將活性污泥從絮體層級(jí)解聚至菌膠團(tuán)層級(jí),但是較難進(jìn)一步解聚菌膠團(tuán),無(wú)法有效提取ECPS,而超聲-高速離心法可以有效解聚菌膠團(tuán)至細(xì)胞層級(jí),從而使ECPS得到釋放。因此可知,絮體層級(jí)的絮凝主要是由二價(jià)陽(yáng)離子Ca2+、Mg2+橋

5、聯(lián)EPS的作用引起的。
　　(3)對(duì)EPS進(jìn)行成分分析,ECPS的含量大于EMPS,且ECPS中的蛋白質(zhì)和多糖的含量幾乎是EMPS中的2倍,其蛋白質(zhì)/多糖比(Pn/Ps)也高于EMPS。說(shuō)明污泥菌膠團(tuán)內(nèi)部蛋白質(zhì)含量多于其外部。蛋白質(zhì)中氨基基團(tuán)帶有的正電荷能夠中和EPS中羧酸等基團(tuán)帶有的負(fù)電荷,可以降低污泥表面的負(fù)電,使污泥內(nèi)部結(jié)合的更緊密,所以菌膠團(tuán)比絮體難以解聚。
　　(4)利用蛋白質(zhì)分子量電泳圖進(jìn)行分析,結(jié)果表明ECPS

6、中含有比EMPS中更多的大分子蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)分子量大,說(shuō)明蛋白質(zhì)鏈條越長(zhǎng),纏繞作用越強(qiáng),所以說(shuō)大分子蛋白質(zhì)的纏繞作用可能是菌膠團(tuán)內(nèi)部一種重要的凝聚作用。
　　(5)在EMPS和EPS的三維熒光光譜中,存在著3個(gè)明顯的峰,而ECPS的三維熒光光譜中只存在2個(gè)峰,缺了類腐植酸物質(zhì)。EMPS和EPS中的類腐植酸物質(zhì)可能來(lái)自于試驗(yàn)用水所使用的自然水體,說(shuō)明類腐植酸物質(zhì)主要被吸附聚集在外層的EMPS中,而無(wú)法進(jìn)入菌膠團(tuán)內(nèi)部的ECPS中。