提取方法对好氧颗粒污泥胞外聚合物组分的影响

采用超声-热提法和超声-阳离子交换树脂法（CER）提取好氧污泥颗粒化过程中不同层级的胞外聚合物（EPS），对比分析了反应器不同时期EPS的蛋白质和多糖质量分数、官能团和组分以及提取前后污泥的粒径分布。研究结果表明：超声可以有效提取不同性质污泥的疏松型EPS(LB-EPS)。热提法提取的TB-EPS质量分数相比CER法较多，但提取后余泥受热膨胀，粒径不降反增。无论采用何种提取方法，污泥颗粒化过程中TB-EPS的蛋白、多糖质量分数和二者比值的变化规律均一致。傅里叶红外光谱和三维荧光光谱分析显示，CER法提取的TB-EPS与二价阳离子关系更为密切，热提法所得的TB-EPS含有较多腐殖酸类物质。     

胞外聚合物对好氧颗粒污泥影响的研究进展

结合国内外对胞外聚合物和好氧颗粒污泥技术的最新研究进展,本文简要介绍了胞外聚合物的提取和测定方法;着重分析了影响EPS含量的主要因素,包括有机负荷、水力剪切力、沉降时间、废水水质等;详细论述了其主要成分蛋白质和多糖以及其对好氧颗粒污泥的形成、结构稳定性作用机理,探讨了EPS对颗粒污泥传质的影响;并提出了建立EPS标准提取方法、EPS组分对污泥沉降性的影响机制以及EPS中其它组分如腐殖质和通过共价、絮凝作用等结合的无机物对好氧颗粒化过程所起的作用进行深入的研究将会是今后的研究重点,进一步的研究有望揭示EPS对好氧颗粒污泥形成和稳定影响的作用机制。     

低水力负荷下好氧颗粒污泥的特性及胞外聚合物关键组分对该污泥稳定性的影响

使用一种快速启动SBAR反应器培养好氧颗粒污泥,在此基础上研究污泥颗粒化过程与解体过程中好氧颗粒污泥的特性、反应器对污染物的去除效果以及三种胞外聚合物(EPS)关键组分含量的变化对颗粒污泥稳定性的影响。结果表明:(1)在低水力负荷条件下,通过缩短沉淀时间、改变进水基质浓度等措施,反应器在92 d时完全形成淡黄色、小粒径、不规则形状的颗粒污泥;同时完全颗粒化后,SVI保持在50mL/g以下,MLSS保持在4.0g/L以上。(2)在144 d的运行时间内,反应器对COD的去除率均在91.18%以上,出水COD浓度均在50 mg/L以下;而TP的处理效果波动较大,去处率在49.25%~99.22%;除启动过程外,反应器对NH_4~+-N的去除效果达到80%以上。(3)颗粒污泥中溶解型EPS(S-EPS)、松散结合型EPS(LB-EPS)的含量较少且变化不明显,而紧密结合型EPS(TB-EPS)中的蛋白质(PN)在颗粒污泥的形成与解体过程中变化明显,当维持在35~40 mg/g MLSS时,颗粒污泥可以保持稳定。     

长链脂肪酸对厌氧颗粒污泥产甲烷毒性研究

在间歇培养中研究了不同长链脂肪酸（LCFA）对UASB和EGSB两种反应器厌氧颗粒污泥的产甲烷毒性。结果表明，庚酸，癸酸和油酸对厌氧颗粒污泥产甲烷活性有较强的抑制，EGSB反应器厌氧颗粒污泥对LCFA的抑制表现出比UASB反应器厌氧颗粒污泥更大的耐受能力，LCFA主要通过在颗粒污泥厌氧微生物的吸附而破坏菌体细胞膜的结构。直接杀死厌氧微生物，厌氧颗粒污泥中，利用乙酸的甲烷菌和产氢产乙酸菌受到LCFA的抑制较严重。利用甲酸和利用氢气的甲烷菌受到的抑制程度较小。     

好氧颗粒污泥的快速培养以及胞外多聚物对颗粒化的影响研究

采用普通活性污泥、部分好氧颗粒污泥和部分厌氧颗粒污泥分别作为接种污泥培养好氧颗粒污泥。在操作条件相同的情况下比较三者颗粒化的过程与完成时间。同时,研究胞外多聚物(EPS)对好氧污泥颗粒化的影响。结果显示,预先投加部分好氧颗粒污泥可以大大缩短好氧颗粒污泥的形成时间,胞外多聚物与污泥的颗粒化有密切联系。     

苯酚对厌氧颗粒污泥活性的抑制效应和恢复

通过间歇培养的方式,研究了苯酚对EGSB反应器中颗粒污泥产甲烷活性的抑制和恢复,并通过测定颗粒污泥中辅酶F420、胞外多聚物（ECP）等的含量,研究苯酚对厌氧颗粒污泥微生物的毒性作用。结果表明,不同浓度的苯酚对厌氧颗粒污泥的产甲烷活性都有一定抑制,苯酚浓度越高,抑制程度越严重。如果将苯酚从生物体中迅速去除,产甲烷活性可以逐渐恢复。苯酚对厌氧颗粒污泥中辅酶F420 及胞外多聚物ECP的分泌都有抑制作用。     

Hg~(2+)对厌氧颗粒污泥活性及生物学特性的影响

为了解汞对厌氧颗粒污泥的毒性,在实验室条件下,采用史氏发酵法考察了不同Hg2+浓度对厌氧颗粒污泥产甲烷活性的抑制与恢复作用,并测定了不同Hg2+浓度下厌氧颗粒污泥中辅酶F420以及胞外多聚物(EPS)的含量。结果表明,不同浓度的Hg2+对厌氧颗粒污泥的产甲烷活性有不同程度的抑制;Hg2+浓度越高,抑制程度越大;这种抑制效应可在一定程度内得到恢复。当Hg2+的质量浓度小于50 mg/L时,厌氧颗粒污泥的活性较易恢复;而当Hg2+的质量浓度为100 mg/L时,厌氧污泥的活性可大部分得到恢复;当Hg2+的质量浓度为300 mg/L时,Hg2+会对厌氧污泥产生不可逆转的毒性抑制。可见厌氧颗粒污泥对含Hg2+的质量浓度小于50 mg/L的废水有一定的耐受性。Hg2+对厌氧颗粒污泥中辅酶F420及EPS的含量也有显著的影响,高浓度的Hg2+会使二者的含量大幅度地下降。     

生物炭性质对好氧颗粒污泥形成及其特性的影响探究

为快速培养优质的好氧颗粒污泥(AGS),本研究选取三种性质差异较大的生物炭为载体培养AGS,探究生物炭性质和富集的微生物菌属对AGS形成的影响及其特性。结果表明,添加生物炭可有效缩短AGS的形成时间,R1、R2和R3比R0分别提前5、2和3 d出现颗粒,且AGS占比提高了27.38%、10.68%和3.07%。生物炭可富集更多的EPS分泌菌和有机物降解菌,诱导形成更致密的AGS。生物炭O/C、(O+N)/C与颗粒污泥占比存在显著正相关;Zeta电位越小,内酯基含量越低,AGS的形成时间越早,且颗粒污泥沉降性越好,有助于反应器稳定运行。     

有机负荷对污泥胞外聚合物分泌特性及颗粒形成的影响

对比研究了4.8kg COD/(m~3·d)和1.2kg COD/(m~3·d)的有机负荷条件下好氧颗粒污泥的形成过程,并通过解析好氧污泥颗粒化进程中胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)的分泌特性,揭示不同有机负荷对污泥颗粒化进程的影响机制。结果表明:高有机负荷更有助于促进细胞分泌EPS,在颗粒形成阶段,高有机负荷反应器(R_1)中EPS含量由初始的54.82mg/g MLSS增至220.5mg/g MLSS,低有机负荷反应器(R_2)中EPS含量则增至182.57mg/g MLSS;同时,高有机负荷也更有助于蛋白(protein,PN)和多糖(polysaccharide,PS)含量增加,且与多糖相比,蛋白含量增加更为明显,R_1中PN/PS值由初始的4.2升高到12.4,而R_2中PN/PS值则由初始的4.2升高到12.19,结合三维荧光光谱图和傅里叶红外谱图分析,有机负荷的高低对EPS的组分没有明显影响,但是可以改变EPS的结构,从而影响颗粒污泥的形成及特性。     

微氧EGSBBR产甲烷系统快速启动与微生物群落特性

为实现高有机废水产甲烷快速启动,本文采用微氧膨胀颗粒污泥床生物膜反应器（EGSBBR）处理2000mg/L化学需氧量（COD）有机废水,通过逐步缩短水力停留时间和增大反应区上升流速的方式,经过34天运行系统产甲烷成功启动,COD去除率从67.5%升高至94.2%,有机负荷达1.0kgCOD/(m³·d),此时系统最大甲烷产量为582mL/d。产气量与出水pH和出水VFA浓度变化具有相关性,且污泥胞外聚合物（EPS）中的多糖、蛋白质浓度显著增加。高通量测序结果证实Methanothrix为系统产甲烷主要优势菌属,表明微氧条件甲烷产生主要通过乙酸脱羧途径形成。该研究为高浓度有机废水处理实现快速产甲烷提供了一种可借鉴的新工艺。