胞外聚合物在强化生物除磷中的作用研究

强化生物除磷(EBPR)是经济有效去除污水中磷的重要方法,已广泛应用于水环境保护领域。普遍认为EBPR的成功运行是基于聚磷菌具有超磷的能力,通过排放剩余污泥可实现除磷的目的。然而最近研究表明,活性污泥胞外聚合物(EPS)中也聚集了一定数量的磷,这意味着EPS在强化生物除磷(EBPR)过程中的作用不可忽视。归纳了不同EPS提取方法的特点,总结了EPS中磷的分布特征及EPS在维持EBPR系统稳定中的具体作用,最后讨论了现有认识的差距。     

废水生物处理中胞外聚合物(EPS)的研究进展

胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)在废水生物处理中发挥着重要作用。将近年来国内外对EPS组成成分、结构、理化性质、提取方法等方面的研究进行了归纳,总结了EPS在废水生物处理领域中如膜污染、污泥特性、生物除磷和重金属吸附性能等方面的研究进展。     

水解液强化污水生物除磷性能及机制探究

生物除磷效率受限于进水碳源不足,本工作探究了剩余污泥（ES）厌氧发酵液对生物除磷性能的影响,并通过污泥特征及典型周期内营养盐的变化、关键酶活性揭示ES发酵液强化生物除磷的机制。结果表明,发酵液能强化生物除磷,且与乙酸钠相比较,发酵液对SOP的去除能力更强。在阶段Ⅲ,溶解性磷酸盐（SOP）的去除效率高达96.2%～97.8%,高于阶段Ⅰ。添加ES发酵液时,出水COD的浓度低至13.5～16.2 mg/L,最高胞外聚合物（EPS）含量为75.6 mg/g,其中蛋白质和多糖的含量分别为38.6 mg/g和13.4 mg/g,高于未添加发酵液和乙酸钠为碳源的阶段。发酵液内溶解性有机质的多样性提高了关键酶活性,关键酶活性分析在阶段Ⅲ内与生物相关关键酶的活性均高于其他阶段。本研究工作对ES发酵液再利用与水体中磷酸盐的去除提供一定的理论指导与数据支撑。     

新污染物利巴韦林抑制污水生物除磷的行为及机制研究

探究了新污染物利巴韦林（RBV）对强化生物除磷（EBPR）的影响,构建了强化生物除磷系统,分析了RBV浓度对EBPR的影响行为,并揭示了相关作用机制。结果证实RBV对EBPR的影响具有剂量依赖性,低于0.05 mg/L RBV对EBPR影响不明显,而超过0.1 mg/L RBV降低了除磷性能,在3.0 mg/L RBV组别内,COD和溶解性磷酸盐（SOP）去除效率分别下降至80.2%～84.1%和71.3%～75.6%。高浓度RBV降低了污泥浓度及有机质占比。短期内,高浓度RBV促进了胞外聚合物的分泌,但长期暴露发下RBV降低了EPS含量并主要降低了蛋白质和多糖含量。RBV能降低EBPR系统内胞内聚合物聚羟基脂肪酸酯（PHA）含量,进而后续产能不足降低除磷效率,但高浓度RBV刺激了糖原质的代谢。酶活性分析表明高浓度RBV降低了多聚磷酸盐激酶（PPK）和外切聚磷酸酶（PPX）的活性。研究结果为EBPR处理含RBV的废水提供一定的数据支撑和理论依据。     

磺胺甲恶唑对除磷微生物胞内聚合物的影响研究

研究通过建立SBR反应器来探究磺胺甲恶唑对生物除磷性能的影响,并从胞内聚合物的角度出发研究其机理。结果表明较低浓度的磺胺甲恶唑（0.05、0.1 mg/L）对生物除磷性能及典型周期内营养盐的利用、胞内聚合物含量无显著影响,当磺胺甲恶唑浓度提升至1 mg/L时,开始表现出抑制作用,且随着浓度的升高,抑制作用增强。在高浓度磺胺甲恶唑的存在下,活性污泥系统中COD去除率及除磷率最高降至79.64%及78.5%,且典型周期内有机物及正磷酸盐的消耗也受到明显的抑制,从而导致胞内poly-P、PHB、糖原降解及合成量受到显著影响。     

碳磷比对生物除磷效率及污泥特征的影响探究

针对进水碳磷比（C/P）冲击负荷对活性污泥生物除磷及污泥特征影响不明确的现状,在中温条件下开展了进水C/P(300/8～300/12)对活性污泥强化生物除磷及污泥特征的影响探究。结果表明：C/P降低利于生物除磷效率的提高,且当进水C/P由300/5降低至300/12时,生物除磷效率由84.5%～86.2%提高至94.6%～96.8%,化学需氧量（COD）去除率由86.5%～89.2%提高至94.2%～96.8%,生物除磷系统内氨氮去除均维持在90%以上,C/P变化对氨氮去除影响不明显。C/P降低提高了厌氧期TP释放和好氧期TP的超量吸收,且在阶段IV,厌氧净释磷量和好氧净吸磷量分别高达14.8 mg/L和26.37 mg/L,均高于其他阶段。COD的消耗主要集中于厌氧期。在C/P为300/12时,存在一定程度反硝化除磷。C/P降低提高了胞外聚合物（EPS）的含量,在阶段IV,EPS含量升高至78.8～81.2 mg/g。C/P降低对EPS内蛋白质含量具有一定促进作用。C/P降低促进了污泥沉降,在阶段III和阶段IV内,污泥体积指数下降至94～102 mL/g,沉降性能良好。研究结果对理...     

化学辅助生物除磷过程中EPS与Fe-P的交互作用

为探究污水厂最佳投药比以及胞外聚合物（EPS）对化学除磷的影响,首先选出最优的化学除磷药剂,然后配制EPS-Fe-P沉淀模拟污水厂回流污泥,探究EPS的含量、化学除磷剂的投加量、pH的改变以及离心分离对污泥再吸附磷的能力影响。结果表明,在TP为1.5～5 mg/L时单独使用聚合硫酸铁（PFS）,投量为1.51∶1即可达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 18918-2002）一级A标准。EPS与PFS的络合更容易产生更大的聚凝体,有利于游离和胶体态的磷固定。使用MINEQL+软件进行模拟分析不同pH和铁磷比条件下溶液中的离子分布情况,结合试验综合分析得出中性条件下PFS的除磷效果最为稳定,铁投量达到3∶1后沉淀的吸附能力不再有明显提升。磷的再吸附主要依靠沉淀而非溶液中的胶体及离子。     

絮凝剂对活性污泥降解有机物及除磷的影响

为探究絮凝剂对污水生物除磷过程有机物降解及除磷的影响,以实际废水、聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)为探究对象,建立序批式强化生物除磷(EBPR)系统,在中温条件下研究了絮凝剂对EBPR系统的影响并能揭示相关作用机制.结果表明PAC与PAM存在能抑制化学需氧量(COD)去除,且两者同时存在时稳定时期出水COD为...     

氨氮对颗粒污泥生物除磷的影响及相关机制探究

为探究进水氨氮(NH₄⁺-N)对颗粒污泥生物除磷的影响,构建了序批式反应器(SBR),在中温条件下考察了进水NH₄⁺-N对生物除磷颗粒污泥的特征及其污染物去除规律的影响。结果表明,进水NH₄⁺-N质量浓度为40 mg/L时,颗粒污泥沉降性能最好、生物量最大,稳定运行期污泥体积指数(SVI)为52.9 m L/g,总悬浮固体(TSS)质量浓度达到5.7～5.9 g/L,显著高于其他组别。粒径分析表明,适当提高NH₄⁺-N质量浓度利于颗粒污泥粒径增大,且当进水NH₄⁺-N质量浓度为40 mg/L时,0.8～1.2 mm粒径占比升高至34.6%。进水NH₄⁺-N能影响颗粒污泥胞外聚合物的质量分数及组分,当进水NH₄⁺-N质量浓度为40 mg/L时,EPS质量分数可高达134 mg/g,而N...     

氧化沟工艺生物除磷试验研究

以生活污水为研究对象,采用厌氧一缺氧一氧化沟工艺对氧化沟的除磷性能进行了研究,结果发现:(1)该工艺具有较好的除磷效率,稳定阶段TP去除率能够达到90%,出水TP平均为1.62ms/L.(2)序批式试验中前30min磷的释放速度很快,单位MLSS的释磷速率为10.75mg/(g·h),而在30～120min磷释放速率很低,为0.48mg/(g·h).(3)出水TP的浓度与出水NO3较好的相关关系.(4)该工艺进水COD为340.4mg/L时,出水COD为50.7mg/L,COD去除率为84.5%;大量COD在厌氧区转化为聚磷菌胞内聚合物而去除,这部分胞内聚合物能够在缺氧区充当电子受体被二次利用.     

生物废水处理中除磷机理及工艺分析

介绍了生物废水处理的PAO除磷机理和DPB除磷机理,讨论了基于这两种机理的几种典型工艺,分析了其优缺点,提出了生物废水除磷技术在实际应用中有待进一步研究和解决的问题,展望了生物废水除磷工艺的发展方向.     

Extracellular Polymeric Substances in Fouling Layer

Abstract

Membrane biofouling via microbial products limits the feasibility of utilizing membrane bioreactor (MBR) for treating wastewater. Fouling layer would be built up when activated sludge was filtered with a mixed cellulose ester membrane. This study probed the three‐dimensional distributions of protein, α‐polysaccharide, and β‐polysaccharide in fouling layer using fluorescently labeled lectins and fluorescein isothiocyanate (FITC) as staining agents in combination with confocal laser scanning microscopy (CLSM). These extracellular polymeric substances (EPS) distributed heterogeneously in the fouling layer, with α‐polysaccharide being concentrated close to the membrane surface. The flow pattern yielded in the fouling layer determines the filtration resistance of biofouling.     

高价金属离子对MBR中胞外聚合物影响的研究进展

膜生物反应器(membrane bioreactor,MBR)作为一种高效的污水处理及回用工艺,比传统的活性污泥法具有更多优势.然而,膜污染问题是限制其广泛应用的主要瓶颈,可导致出水通量下降、跨膜压差增加、洗膜及换膜频繁等.众多研究证实向MBR中投加高价金属离子可有效减缓膜污染,本文首先简述胞外聚合物(extracellularpolymeric substances,EPS)和高价金属离子与污泥混合液间的作用机理,其次,总结常用的三种高价金属离子(钙、铁、铝离子)在污泥混合液中分布规律及其影响.最后对高价金属离子在未来的应用进行展望.     

Extracellular Polymeric Substances and Biocorrosion/Biofouling: Recent Advances and Future Perspectives

Microbial cells secrete extracellular polymeric substances (EPS) to adhere to material surfaces, if they get in contact with solid materials such as metals. After phase equilibrium, microorganisms can adhere firmly to the metal surfaces causing metal dissolution and corrosion. Attachment and adhesion of microorganisms via EPS increase the possibility and the rate of metal corrosion. Many components of EPS are electrochemical and redox active, making them closely related to metal corrosion. Functional groups in EPS have specific adsorption ability, causing them to play a key role in biocorrosion. This review emphasizes EPS properties related to metal corrosion and protection and the underlying microbially influenced corrosion (MIC) mechanisms. Future perspectives regarding a comprehensive study of MIC mechanisms and green methodologies for corrosion protection are provided.     

污水生物除磷技术的发展进程

介绍了生物除磷的发展趋势,对传统的生物除磷技术和反硝化除磷技术的原理和新工艺进行讨论,比较了各自生物除磷工艺的优缺点,针对不同地区的水质、达标要求,选择适应当地发展要求的工艺,对于工程实践有指导意义。     

污水生物脱氮除磷工艺研究进展

污水处理的脱氮除磷工艺是中国现阶段的主要研究发展方向,众所周知,污水中的N、P是引起自然水体富营养化的主要原因之一。为了减少中国水体的恶化,中国把污水的排放标准提高,总氮总磷的指标做了进一步的提高。文章从传统脱氮除磷工艺的弊端出发,分别从A2/O工艺优化和新机理阐述了生物脱氮除磷的的研究进展,并做了介绍,同时对今后的脱氮除磷工艺做了展望。     

Biofilm Structure and Extracellular Polymeric Substances in Low and High Dissolved Oxygen Membrane Bioreactors

Abstract

This paper discusses the effect of dissolved oxygen (DO) on the biofilm structure in membrane bioreactor (MBR) and their consequence on membrane permeability and EPS. Two MBRs under high DO (6.0 mg/L, HDO) and low DO (<0.1 mg/L, LDO) were operated in parallel under same hydrodynamic conditions. The microbiological aspects in MBR systems were explored through a series of analysis techniques including PCR‐DGGE, gel filtration chromatography (GFC), confocal laser scanning microscope (CLSM), and image analysis.

The rate of membrane fouling for the LDO MBR was 5 times faster than that for the HDO MBR. The microbial communities between HDO and LDO MBR were quite different, which is likely to be the reason for different structures and permeabilities of the biofilms. The specific biofilm resistance in HDO MBR was lower to that in LDO MBR. This is attributed to relatively lower porosity and higher amount of EPS for the biofilm in LDO MBR. The distributions of cell and EPS were not uniform in the biofilms in both HDO and LDO MBR. The biofilm in LDO MBR contained larger amount of EPS than that in HDO MBR. The ratio of protein to polysaccharide was also higher for biofilm in HDO MBR than in LDO MBR.     

生活污水处理中胞外聚合物对活性污泥絮凝沉降性的影响

以模拟生活污水为原水,在室温下用一体式膜生物反应器研究了蛋白质、多糖、蛋白质与多糖含量比(P/C)及胞外聚合物(EPS)总量对活性污泥絮凝沉降性的影响,建立了各影响因素与浊度和容积指数(SVI)的二项式非线性回归方程,并分析了各组元与絮凝沉降性能的作用机理. 结果表明,EPS含量增大使活性污泥的絮凝沉降性能明显变差,与浊度和SVI的非线性相关系数(R2)分别为0.683和0.785;蛋白质和多糖含量增大导致浊度和SVI均呈增长趋势,活性污泥的絮凝沉降性能降低;P/C增大仅降低了活性污泥的絮凝性能. 结合DLVO理论分析认为,EPS及其组分对活性污泥絮凝沉降的作用机理是长程范德华引力和双电层重叠时静电斥力相互叠加后最终表现为引力的结果.     

曝气生物滤池的研究进展

介绍了曝气生物滤池的工作原理、特点和形式,对其在污水处理中的有机物、SS、氮、磷的去除等功能的最新研究进展进行了综述,并对曝气生物滤池的填料、启动方式、气水比、温度、反冲洗和负荷等影响因素作了详细介绍。就曝气生物滤池的运行和发展提出了作者的观点。     

生物除磷的研究进展

强化生物除磷工艺(厌氧/好氧工艺)已经在世界各地广泛应用,然而,在各地不同条件的运行过程中,成功和失败的记录均有大量报道。为解决此工艺的不稳定因素,近年来研究者对此工艺的机理作了大量的研究,包括主导微生物的鉴定,生化代谢途径的探讨以及数学模型的建立等。同时,有研究者发现,生物除磷可以在单级好氧工艺中实现,此发现可能开发出一种经济、简单的生物除磷工艺,即通过一步氧化法实现有机物与磷的同步去除,具有重要的意义。本文系统的总结了传统厌氧/好氧生物除磷工艺和单级好氧生物除磷工艺的最新研究进展,以期为工程技术人员提供参考。