响应面法优化胞外聚合物的提取方法

以啤酒厂废水处理过程中的活性污泥为研究对象,采用Box-Behnken设计及响应面法对EPS的提取条件进行优化,得到最优EPS的提取条件为pH值7.1,温度57℃,超声时间3min左右,超声波功率37W.在最优条件下,EPS的实际提取量为153.446mg/g VSS.     

改性煤气化灰渣调理污泥脱水性能研究

采用改性煤气化灰渣对污泥进行调理,通过测定污泥比阻(SRF)、毛细吸水时间(CST)、污泥上清液中胞外聚合物(EPS)含量、Zeta电位,同时结合污泥粒径分析,研究了不同煤气化灰渣投加量对污泥脱水性能影响。结果表明:在改性煤气化灰渣投加量为污泥干重的20%时,污泥脱水性能达到最好,SRF、CST分别为5.11×1011 m/kg、51.2 s;随投加量增加,污泥上清液中EPS含量减少,Zeta电位减小,调理后污泥粒径中d10增大,而d50、d90减小。改性煤气化灰渣调理脱水性能的机理可能是通过构建透水骨架、吸附架桥及静电中作用共同实现的。该研究可为改性煤气化灰渣的工业应用提供一定的理论依据。     

不同方法提取嗜酸氧化亚铁硫杆菌胞外聚合物的比较分析

从嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,A.f菌)中提取胞外聚合物(Extracellular Ploymeric Substances,EPS)的方法有很多,但不同方法提取的EPS成分及含量都有较大区别。通过对比Na OH法、EDTA法、超声法、离心法提取A.f菌EPS的研究,分析高效提取A.f菌EPS方法的同时,得到EPS成分及含量在不同提取方法下的变化情况。实验结果表明,对于未驯化和驯化处理的实验组,超声法提取的EPS最多,分别达到37.1 mg·g~(-1)、55.3 mg·g~(-1);同时其对细菌自身的破坏最小,测得的核酸占比分别为8.7%、8.1%。4种提取方法在A.f菌驯化前后,提取的EPS中多糖与蛋白质的比例范围分别为2.71～3.49和3.24～5.58。该实验结果可为模拟EPS来探索EPS对A.f菌浸出电子废弃物中金属的影响提供参考。     

生物膜胞外聚合物的研究进展

详细地论述了近年来生物膜胞外聚合物在处理废水中的重金属、生物膜传质方面的作用 ,及胞外聚合物的物理、化学提取方法研究进展     

温度对活性污泥胞外聚合物组分的影响研究

以3种活性污泥(市政污水污泥、可乐废水好氧污泥和可乐废水厌氧污泥)胞外聚合物(EPS)为研究对象,考察储存温度对EPS组分的影响.结果表明,对于3种不同类型的活性污泥EPS,-20℃下储存组分保持最稳定,室温下储存效果最差,4℃储存情况介于前二者之间.对于市政污水污泥和可乐好氧活性污泥EPS,适于在-20℃下储存,此时二者下降率分别为蛋白质9%、20%,糖均为20%.而可乐厌氧活性污泥EPS在3种温度下组分浓度下降率均较大(室温:蛋白质85%,糖80%;4℃:蛋白质80%,糖70%;-20℃:蛋白质30%,糖60%),表明这类EPS不适储存.     

反硝化除磷菌胞外聚合物的提取及除磷研究

采用4种方法对反硝化除磷菌ZQN4的胞外聚合物进行了提取试验研究。结果表明,试验中超声波法是一种较好的提取方法。好氧条件下,菌株ZQN4的胞外聚合物中蛋白质含量最高,约占总量的80%。ZQN4对磷的去除率约为89.4%,其中有约88%聚集在菌体内,另外约12%聚集在胞外聚合物中,且大部分以PO34--P的形式存在,表明胞外聚合物对除磷也有一定的贡献。     

城镇污泥胞外聚合物对重金属吸附特征及机制

中国城镇污水处理行业重水轻泥现象严重,致使大量市政污泥积聚并亟待处理处置.在污泥处理处置过程中,重金属不断富集,其广泛存在严重制约了污泥最终的土地利用,因此,重金属在污泥中的吸附特征及存在形式受到广泛关注.胞外聚合物(EPS)作为污泥有机物的主要成分,主要由蛋白质、腐殖酸和多糖类物质等构成,具有多孔聚合结构,含有大量以羰基、羧基、羟基等官能团为代表的潜在吸附位点,能够有效吸附重金属离子,其物化特性对污泥中重金属含量及分布特征影响巨大.本文首先介绍中国市政污泥处理现状以及典型城镇污泥中EPS的化学组成、物理特性和结构特征,并对可能含有的吸附位点进行分析总结;在此基础上,重点概括近年来污泥重金属在EPS上吸附的研究进展,对EPS吸附重金属研究中常见的表征手段进行总结;最后,针对性地提出未来EPS吸附重金属研究方向的建议.     

不同基质条件对亚硝化污泥胞外聚合物的影响

为研究基质质量浓度和类型对污泥中胞外聚合物(EPS)质量分数的影响,采用6个SBR反应器以不同氨氮质量浓度和不同基质为进水对比污泥中EPS质量分数.结果表明:氨氮质量浓度为60~200 mg/L时,EPS质量分数随氨氮质量浓度增大而增加,氨氮质量浓度超过200 mg/L时,EPS质量分数无明显增加;多糖与蛋白质的比与氨氮质量浓度线性相关,R2为0.972 3;污泥中EPS组分受基质类型的影响,以葡萄糖为基质的污泥EPS组分中多糖质量分数偏高,以生活污水为基质的污泥EPS组分中蛋白质质量分数偏高;EPS中的蛋白质和多糖具有可降解性,当基质缺乏时可作为碳源、能源被微生物消耗;EPS影响污泥沉降性,随EPS质量分数增加,SVI呈逐渐减小趋势.     

好氧颗粒污泥胞外聚合物组分特征分析

为鉴定好氧颗粒污泥（aerobic granular sludge, AGS）中胞外聚合物（extracellular polymeric substances, EPS）的组成成分和特性,以某污水处理厂好氧池活性污泥（activated sludge-wastewater treatment plant, AS-WWTP）作为接种污泥,采用实验室配水和污水处理厂进水分别培养出AGS-LAB和AGS-WWTP,并对AGS中的EPS开展对比分析.结果表明,单位MLVSS EPS质量分数由接种污泥的84.36 mg/g分别增加到AGS-LAB的122.49 mg/g 和AGS-WWTP的128.23 mg/g,主要以TB-EPS（tightly bound-EPS, TB-EPS）层蛋白质增加为主,多糖质量分数变化较小.与接种污泥相比,两种AGS中芳香族类氨基酸、酪氨酸/色氨酸类蛋白和天冬氨酸蛋白质量分数明显提高.3种污泥样品EPS中亲水性氨基酸质量分数较低,疏水性氨基酸质量分数较高,两种AGS中氨基酸总量较接种污泥平均升高28.31%.此外,载体物质十六甲基环八硅氧烷和具有交联作用的二乙烯苯只存在于两种AGS的EPS中,表明它们在缩短污泥颗粒化进程和提高AGS的结构稳定性中具有潜在作用.     

贫营养条件下膜生物反应器污泥减量化研究

主要针对贫营养条件下膜生物反应器（membrane bioreactor,MBR）污泥减量化进行研究,在封闭条件下对MBR污泥进行为期16 d的监测。实验期间主要针对污泥浓度及污泥活性进行了定期取样分析,采用修正的污染指数（modified fouling index,MFI）对污泥混合液可滤性进行评价。实验结果表明,长时间的内源呼吸过程将加速降低污泥活性及强化污泥混合液可滤性的恶化;短时间内源呼吸过程将改善污泥混合液可滤性,有利于MBR工艺实现污泥减量化。     

可溶性微生物产物对偶氮染料废水脱色及产电性能的影响

可溶性微生物产物(Soluble Microbial Product,SMP)是活性污泥污水处理体系中的微生物的重要代谢产物,是污泥絮体形成以及保证体系稳定运行的关键因素之一.本文对CASS和A2O工艺产生的脱水污泥进行了好氧和厌氧培养,提取了SMP和胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS),表征并探究了两者对含偶氮染料废水的微生物燃料电池产电性能的影响,以及对脱色效率的改善情况.红外分析表明,不同工艺和培养方法得到的SMP和EPS的成分构成相似度很高;PACl沉降试验表明,SMP中的大分子物质含量普遍低于EPS.SMP和EPS均可提升微生物燃料电池的电压,最高可达130mV,且两者均可提高偶氮染料的脱色率,最高可达93%.这些研究表明SMP和EPS有作为染料废水产电资源化助剂的价值.     

缺/好氧环境中Cu2+对活性污泥沉降性及脱氮性能的影响

为研究Cu~(2+)在缺氧和好氧不同环境中对活性污泥沉降性及脱氮性能的影响,在3个完全相同以缺氧/好氧方式运行的序批式反应器(SBR)中,采用以乙酸钠为唯一碳源的合成废水,待系统的硝化反硝化过程运行稳定后,SBR 1#作为对照试验,每周期分别在SBR 2#的缺氧段和SBR 3#的好氧段投加Cu SO4溶液,每次按反应器内5mg/L Cu~(2+)投加.研究结果表明:在缺氧段投加Cu~(2+)能引发污泥膨胀,而在好氧段投加Cu~(2+)并未引起污泥沉降性的恶化;在缺好氧环境中Cu~(2+)都未引起丝状菌的大量增殖;Cu~(2+)能刺激微生物分泌更多的胞外聚合物抵御Cu~(2+)的毒害作用,抑制微生物贮存聚-β-羟基烷酸酯(PHA)的能力;在SBR 2#的缺氧段投加Cu~(2+)有利于短程硝化反硝化的形成,但长期投加并不能维持短程硝化,而在SBR 3#的好氧段投加Cu~(2+)后,系统迅速丧失脱氮性能.     

铝盐在污泥颗粒化进程中的强化作用及其空间分布

为考察铝盐在好氧颗粒污泥形成过程中的强化作用,通过在不同SBR反应器运行的第10~16天分别投加聚合氯化铝(PAC)和硫酸铝的方式来促进颗粒污泥的形成.探讨不同铝盐混凝剂的投加对颗粒污泥特性的影响,解析铝元素在污泥成长过程中的质量分数变化和空间分布规律.结果表明:铝盐的投加加速了污泥的颗粒化过程,对成熟颗粒污泥中EPS的化学结构有影响;停止加药后,投加PAC的污泥中铝质量分数在16~29 d期间由30.46%降至0.43%,投加硫酸铝的污泥中铝质量分数由45.69%降至13.29%.且在投加PAC之后,其水解产物主要分布在污泥絮体的外围,随着颗粒的成熟,污泥中铝元素的分布低于检测限;而硫酸铝经水解聚合后与污泥充分接触,在整个颗粒均有铝元素分布,颗粒成熟后主要集中在颗粒的中心位置.这说明两种铝盐在颗粒污泥形成过程中的作用可能有所差别,PAC的投加主要是促进污泥EPS的分泌,使微生物聚集;硫酸铝的投加主要是形成晶核并强化EPS的产生,从而加速颗粒污泥的形成.     

异养菌与自养菌对好氧颗粒污泥稳定性的影响

研究了异养菌和自养菌颗粒污泥的特性：与异养菌相比,自养菌颗粒污泥粒径小、密度大、胞外多聚物（EPS）含量高但强度小。通过对粒径、EPS等特性与密度的变化规律分析,研究发现,自养菌颗粒污泥的粒径与密实度呈现出一致性,颗粒趋于稳定;而异养菌颗粒污泥粒径成长同时伴随着密度减小,粒径与密实度呈现不一致性,颗粒容易解体。颗粒强度的分析结果表明：在自养菌系统中EPS与孔隙率能够达到动态平衡是其长期维持稳定的主要原因,而异养菌中粒径与孔隙率无法达到平衡,操作条件无法控制高强度丝状菌的繁殖是其不稳定的主要因素。     

微波联合PAM对污泥脱水性能的影响

为提高剩余污泥脱水性能,降低絮凝剂投加量,采用某城市污水厂剩余污泥为研究对象,研究微波预处理技术联合聚丙烯酰胺（PAM）对污泥脱水性能的影响,分析不同微波加载时间和PAM投加量对污泥毛细吸水时间（tcs）、污泥比阻以及离心后污泥含水率的影响及相关机理．结果表明,适宜的联用条件对污泥脱水效果优于仅PAM调理,污泥tcs、离心后含水率及污泥比阻分别由仅PAM调理的37.3 s、83.68％、1.72×10⁹ s²·g-1降至16.7 s、78.16％、0.35×10⁹ s²·g-1,且PAM投加量节省33％左右．适宜的微波与PAM联用对污泥的脱水性能有明显改善．     

电化学处理改善污泥脱水性能的参数优化

以毛细吸水时间(CST)及泥饼含固率(DS)作为污泥脱水性能指标,以石墨板为阴、阳电极板对污泥进行电化学处理。采用L9(34)正交试验法对电压、极板间距、处理时间、插入深度等4个因素进行优化研究。结果表明,4个因素对污泥脱水性能影响大小顺序为:电压>极板间距>处理时间>插入深度。最优条件为电压20 V,极板间距2 cm,处理时间20 min,插入深度6 cm,与原污泥相比,此时污泥CST下降19.6%,DS上升5.85%。