胞外多聚物對好氧顆粒污泥形成與結構穩(wěn)定化的影響研究.pdf

1、好氧顆粒污泥是一種特殊的生物聚集體，因具有沉降性能優(yōu)異、多功能微生物分區(qū)定殖、抗污染負荷能力強等特點，在高濃度有機廢水處理，脫氮除磷及有毒物質降解等方面具有極大的應用潛力。然而，目前好氧顆粒污泥的形成機制尚不清楚，且在長期運行過程中結構易失穩(wěn)，一定程度上限制了該技術的工程化應用。本論文鑒于胞外多聚物(EPS)在生物聚集體的形成與結構維持中的重要作用，重點研究好氧顆粒污泥形成過程EPS的變化規(guī)律，并在此基礎上解析不同水力剪切條件下EPS對

2、好氧顆粒污泥結構穩(wěn)定性的影響，主要結果如下：
　　 1、通過綜合比較6種不同的物理、化學提取方法的EPS提取效率及對細胞的破壞程度發(fā)現，甲酰胺、甲醛等化學提取方法對EPS組分及TOC含量測定干擾較大；熱堿提取法可獲得較高的EPS提取量，但其對細胞的破壞程度最大，相應EPS定量及定性分析誤差大；相比60℃水浴30min，80℃水浴60min可提取較多的EPS，然而其造成的細胞破壞程度顯著增加。為此，最終優(yōu)選60℃水浴30min污泥

3、EPS提取方法。此外，比較不同提取方法下獲得的兩種污泥樣品EPS主要成分胞外蛋白(PN)和胞外多糖(PS)發(fā)現，好氧顆粒污泥的EPS含量高于活性污泥，且PN是其EPS中的優(yōu)勢組分。
　　 2、低水力剪切條件下啟動序批式氣提生物反應器(SABR)，有機污染物得到完全去除，但SABR運行半個月后發(fā)生污泥膨脹；通過有機負荷及水力剪切條件的聯合調控，污泥膨脹得以有效控制，最終反應器實現完全顆?；?，污泥濃度明顯增加、沉降性能有效改善。

4、r>　　 在好氧顆粒污泥增殖階段(階段III)，EPS各組分含量均顯著增加，尤其是PN由61.8 mg·gVSS-1增至147.7 mg·gVSS-1，同時SDS-PAGE結果表明污泥EPS的PN條帶明顯增多；在之后的階段IV，EPS中PS含量相對增加，PN/PS比值最終穩(wěn)定在1.0～1.4。推測污泥EPS中PN含量與種類的增加可能對好氧顆粒污泥初期形成具有重要作用，而合適的PN/PS比通過影響微生物表面電荷與疏水性，調控微生物的聚集

5、狀態(tài)，促進好氧污泥顆?；M程與維持其聚集性結構。
　　 3、水力剪切力對好氧顆粒污泥結構穩(wěn)定性與EPS產生的影響研究表明，低水力剪切條件(表面氣速為0.5 cm·s-1)下啟動的R1反應器在運行期間污泥PS含量下降，而PN含量與PN/PS(最高達3.01)比明顯增加，隨之顆粒污泥迅速瓦解；而在較高水力剪切條件(1.5 cm·s-1和3.5cm·s-1)下啟動的R2、R3反應器，運行過程污泥PN、PS均有所增加，但PN/PS比相對

6、穩(wěn)定在1.39～1.81和1.15～1.39，其顆粒污泥的結構也較為穩(wěn)定；相比而言，更高水力剪切條件下獲得的低PN/PS比值更有利于好氧顆粒污泥的結構穩(wěn)定性。周期內EPS監(jiān)測結果表明，高水力剪切條件下基質消耗較快，產生的PS在相對較長的饑餓期內被微生物代謝利用，最終獲得的適當PN/PS比有利于維持顆粒污泥的結構穩(wěn)定性。顆粒污泥原位熒光染色結果進一步揭示，PS主要分布在顆粒污泥的菌膠團之間，而PN在整個顆粒污泥中均有分布，推測污泥EPS中

7、PN、PS共同構建了好氧顆粒污泥框架結構，控制合適的PN/PS比有利于顆粒污泥結構的維持。
　　 對3組反應器內污泥進行PCR-DGGE分析發(fā)現，不同水力剪切運行條件下微生物群落演替顯著，微生物分屬Betaproteobacteria，Alhaproteobacteria、Flavobacteriales等類群，其中低水力剪切條件與高水力剪切條件下污泥優(yōu)勢菌分別與Chryseobacteriumsp.和.Balneimonas