生物污泥对染料的吸附及胞外聚合物的作用

对比研究了4种生物污泥（包括活性污泥、厌氧污泥、干活性污泥、干厌氧污泥）对染料酸性湖蓝A的吸附，并考察了胞外聚合物（EPS）以及外层溶解性胞外聚合物（SEPS）和内层固着性胞外聚合物（BEPS）在此过程中所起的作用．结果表明，4种污泥吸附量与染料平衡浓度之间均既符合Freundlich模型（R^2为0．921～0．995），又符合Langmuir模型（R^2为0．958～0．993），但不符合BET模型（R^2为0．07～0．863）．干厌氧污泥对染料酸性湖蓝A的吸附性能最好，干活性污泥的吸附性能最差．从Langmuir等温方程来看，干厌氧污泥的最大吸附量最高，为104mg／g，其次为厌氧污泥的吸附（86mg／g）、活性污泥（65mg／g），干活性污泥的最大吸附量最低，仅为20mg／g．EPS的吸附量占整个活性污泥和厌氧污泥的吸附量的比例均大于50％，活性污泥和厌氧污泥对染料酸性湖蓝A的吸附主要是EPS的吸附所贡献．厌氧污泥吸附染料酸性湖蓝A时，BEPS起主要作用；而活性污泥吸附时，SEPS起主要作用．对2种污泥而言，SEPS的单位质量吸附量均远大于BEPS的单位质量吸附量，活性污泥平均为52倍，厌氧污泥为10倍．厌氧污泥BEPS的吸附用Langmuir模型拟合，效果最好（R^2为0．9986）．

生物促生剂对废纸造纸活性污泥胞外聚合物的影响

在造纸废水处理过程中加入生物促生剂是为了促进污染物降解,最终达到去除废水中污染物的目的。本研究通过对废纸造纸废水活性污泥胞外聚合物(EPS)、松散结合的胞外聚合物(LBEPS)、紧密结合的胞外聚合物(TB-EPS)的研究,来证明其中某种成分可以作为指示生物促生剂用量的指示剂,以及与污泥沉降性能的相关性。实验采用3种不同COD_(Cr)值的造纸废水,并取3组不同用量的生物促生剂分别进行实验。通过采用硫酸法、离心和声波降解法分别提取污泥中EPS、LBEPS、TB-EPS,用分光光度法测定其中蛋白质、多糖、腐殖质的量,以此确定生物促生剂最佳用量;并采用生物促生剂处理废水的正交实验进行验证。结果表明,不同COD_(Cr)的废水,存在不同的最佳生物促生剂用量;真正影响生物促生剂用量和污泥沉降性能控制参数的是TB-EPS中的蛋白质的量和LB-EPS中的蛋白质的量。

高氮负荷下硫自养反硝化菌群的胞外聚合物和信号分子特征

硫自养反硝化工艺(SADN)受水力停留时间(HRT)和进水NO_(3)^(-)-N浓度的影响.通过逐步缩短HRT,提高进水NO_(3)^(-)-N浓度的方式探究工艺脱氮极限,同时解析在此过程中胞外聚合物(EPS)和信号分子酰基高丝氨酸内酯(AHLs)的变化特征以及微生物群落结构演替过程.在HRT从4.1h缩短至1.0h的过程中,硫自养反硝化菌群可快速适应环境,当HRT=1.0h,进水NO_(3)^(-)-N含量为40mg/L,系统的TN去除率为99.74%,脱氮负荷高达958.53mg/(L·d).在此过程中,EPS含量的增加以TB-PN和TB-PS为主,AHLs含量的增加以C4-HSL为主.较缩短HRT而言,提高进水NO_(3)^(-)-N浓度会促使C4-HSL含量显著增加并导致污泥结构逐渐趋向不稳定状态.C6-HSL是系统内最主要的AHLs,其含量在G4和G7阶段大幅增长是基于系统脱氮能力弱化后微生物所进行的自我调节.微生物群落组成分析表明,系统运行和氮负荷变化会对微生物群落进行驯化选择.在降HRT组中,Proteobacteria的norank_f_Pleomorphomona-daceae作为优势菌属发挥主要作用,为反硝化菌提供底物以维持系统稳定运行.在提高NO_(3)^(-)-N浓度后,UKL 13-1、Simplicispira、Allorhizobium-Neorhizobium-Pararhizobium-Rhizobium、Thermomonas逐渐演变为优势菌属,这些优势菌属均为具备脱氮功能的关键微生物.

纳米氧化钨对序批式反应器活性污泥脱氮性能和胞外聚合物的影响

采用序批式反应器(SBR),研究了不同浓度氧化钨(WO_(3))纳米颗粒(NPs)对SBR中活性污泥脱氮性能以及胞外聚合物(EPS)的影响。结果表明,10 mg/L WO_(3) NPs(WO10)对SBR脱氮性能没有影响,而100 mg/L的WO_(3) NPs(WO100)降低了比硝酸盐和比亚硝酸盐还原速率,最终导致出水硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的积累。WO10对EPS含量和组成无显著影响,但是WO100显著增加了松散结合型EPS(LB-EPS)和EPS中多糖的含量。傅立叶红外光谱(FTIR)结果显示,WO10仅对LB-EPS中官能团有影响,而WO100对LB-EPS和紧密结合型EPS(TB-EPS)的官能团都产生了不同程度的影响。—OH、C=O以及C—O—C等官能团参与EPS和WO_(3) NPs之间的相互作用。进一步分析也发现,WO_(3) NPs改变了EPS中蛋白质的二级结构组成,进而影响了活性污泥的絮凝能力。

初始苯酚浓度对生物膜反应器降解苯酚及胞外聚合物生成的影响

采用生物膜反应器处理模拟高浓度含酚废水,考察初始苯酚浓度变化对含酚废水处理效果及生物膜胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)的影响。初始苯酚浓度由500 mg·L^(-1)逐渐提高至1500 mg·L^(-1),反应器总运行时间为38 d。实验结果表明:随着初始苯酚浓度的提高,苯酚和COD去除率呈先升后降的趋势,初始苯酚浓度范围为847.18~940.06 mg·L^(-1)时苯酚和COD去除率最高,60 h内苯酚和COD去除率分别达到100%和66.47%。高浓度初始苯酚的加入使微生物分泌更多的EPS,EPS含量先增加后维持稳定。初始苯酚浓度达到1325.42 mg·L^(-1)时,EPS、PS(polysaccharide)、PN(protein)达到最大值,分别为97.63 mg·g^(-1)(VSS)、42.82 mg·g^(-1)(VSS)、54.81 mg·g^(-1)(VSS)。初始苯酚浓度处于较高浓度范围(847~1481 mg·L^(-1))时,该反应器仍能较好地适应。以期为复合式生物膜法处理苯酚废水的工艺优化和机理研究提供指导。

污泥内层和外层胞外聚合物的三维荧光光谱特性研究

运用三维荧光光谱技术对污泥LB-EPS和TB-EPS的荧光特性进行了研究。实验结果表明,在污泥LB-EPS和TB-EPS中都有三个明显的荧光峰,分别为PeakB(λex/λem=270～280nm/345～360nm),PeakC(λex/λem=330～340nm/410～430nm)和PeakD(λex/λem=390nm/450～470nm)。其中PeakB为类蛋白荧光(Protein-like)、PeakC为可见区类富里酸荧光(Visiblefulvic-like)、PeakD为类腐殖酸荧光(Humic-like)。从各荧光峰的荧光强度来分析,LB-EPS和TB-EPS中的主要成分都为类蛋白,然后依次为富里酸和腐殖酸。浓度和pH值对污泥LB-EPS和TB-EPS的三维荧光特性都有很大的影响,但影响程度略有区别,表明作为外层的胞外聚合物,LB-EPS表现出与TB-EPS不全相同的化学结构。

胞外聚合物作用机理及其在生态学研究中的应用

胞外聚合物是微生物通过新陈代谢、细胞自溶形成的有机多聚物,在自然界中广泛存在,且作为一种高效的吸附作用剂,具有良好的可生物降解性,对生态环境影响较小。近年来,在生态学领域已经有了广泛的应用。本文主要从胞外聚合物特性、作用机理、生态学应用等几个方面进行综述。

亚甲基兰的生物污泥吸附及胞外聚合物作用

对比研究了活性污泥和厌氧污泥对染料亚甲基兰的吸附性能,并考察了胞外聚合物(EPS)以及外层溶解性胞外聚合物(SEPS)和内层固着性胞外聚合物(BEPS)在此过程中所起的作用.结果表明,活性污泥中的EPS,SEPS,BEPS以及厌氧污泥中的EPS,BEPS对染料亚甲基兰的吸附更符合Langmuir等温式,厌氧污泥中的SEPS则更符合Freundlich模型.活性污泥和厌氧污泥中SEPS绝对吸附量均大于BEPS的绝对吸附量,分别为14.1倍和5.8倍.但由于单位质量活性污泥和厌氧污泥中BEPS的质量均远大于SEPS,故活性污泥和厌氧污泥EPS对染料亚甲基兰的吸附主要是BEPS的吸附所贡献.

好氧/厌氧污泥胞外聚合物(EPS)的提取方法研究

采用5种方法对同一污泥在好氧和厌氧条件下的胞外聚合物(EPS)进行了提取试验研究.结果表明,甲醛-NaOH和H2SO4法对EPS的提取产量最高,分别为232·0mg·g^(-1)和159·7mg·g^(-1),且无大量细胞自溶发生,是比较有效的提取方法;与对照方法相比较,阳离子交换树脂(CER)和戊二醛提取法却存在严重缺陷.两种氧环境条件下污泥EPS中蛋白质的含量均最高,占EPS总量的50%~80%;其次为胞外多糖和DNA.污泥在经由好氧环境到厌氧环境的转变过程中,EPS中主要成分蛋白质和DNA含量降低较为明显,其厌氧/好氧状态下的相应含量比值为0·59~0·91.试验中也发现,提取步骤和检测手段对结果的影响最大.

不同基质条件对生物膜细胞外聚合物组成和含量的影响

对比研究了处于胶体和溶解状态的有机物对生物膜胞外聚合物组成和含量的影响 .研究发现 ,不同基质条件对胞外聚合物的总量、多糖和蛋白质含量产生影响 ,另外 。

不同组成活性污泥胞外聚合物吸附Cd^2＋、Zn^2＋特征

以蛋白质和糖含量比分别为2.5∶1、7∶1和9∶1的3种活性污泥胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)EPS1、EPS2、EPS3作为吸附剂,研究其对水中Cd2+、Zn2+的吸附效能.结果表明,EPS对Cd2+和Zn2+的吸附与其组成有关,EPS1、EPS2和EPS3对Cd2+和Zn2+吸附量分别约为19.5、27、17mg/g和40.5、47.5、37mg/g.3种胞外聚合物对Cd2+、Zn2+吸附过程可在1h内快速平衡.动力学拟合结果表明,EPS1对2种重金属的吸附速率最快,而EPS2对Cd2+、Zn2+的平衡吸附容量最高.Freundlich和Langmuir方程均可描述3种EPS对Cd2+、Zn2+的吸附过程,方程参数拟合结果表明2种金属同EPS之间存在多种作用方式.3种EPS的吸附热力学方程拟合系数均表明EPS对Zn2+的吸附稳定性、吸附能力和亲和力均比对Cd2+的吸附强;当EPS中糖所占比例增加时,其对重金属的吸附能力也提高,表明糖在吸附过程中起着重要作用.

胞外聚合物对生物絮凝影响的研究

采用超声波法与阳离子交换树脂法分别提取好氧活性污泥絮体外层的胞外聚合物(LEPS)与内层的胞外聚合物(TEPS),用LEPS与TEPS分别絮凝污泥悬浮液,考察它们对生物絮凝的影响。研究结果表明,增加LEPS投量不利于生物絮凝,并且LEPS表面负电荷的增大与疏水性的降低会导致絮凝效果变差;而提高TEPS投量能够促进生物絮凝,当TEPS投量>60 mg/gVSS时,其投量的增加对絮凝率的影响不大;泥龄为15 d的TEPS较3 d的TEPS具有更大的疏水性,表现出更强的絮凝性能。二价阳离子(如Ca2+)能有效降低颗粒物之间的静电斥力,促进生物絮凝;然而,三价阳离子(如A l3+)是生物絮凝中最重要的阳离子成分。

好氧颗粒污泥胞外聚合物(EPS)的生化性研究

将人工培养的好氧颗粒污泥进行饥饿试验,研究EPS的可生化性.结果表明,好氧颗粒污泥EPS是由40%可生物降解EPS和60%不可生物降解EPS组成的,其中可生物降解EPS可作为颗粒污泥自身的能源,而不可生物降解EPS则不行,但其对颗粒污泥的立体结构有巨大作用.将从新鲜好氧颗粒污泥中提取的EPS投加到好氧颗粒污泥和活性污泥中,提取的EPS均可被两者作为碳源利用,且活性污泥对EPS的利用速率是好氧颗粒污泥的1.5倍;而从饥饿好氧颗粒中提取的EPS作为两者碳源时,均没有明显的利用效果,说明不可生物降解的EPS不能作为两者的能源.

浓缩污泥中胞外聚合物组分与脱水性的关系

为研究浓缩污泥中胞外聚合物的组分(蛋白质和多糖)对污泥脱水性的影响,对添加和未添加腐殖土的浓缩污泥进行21天的高温(55℃)厌氧消化试验。通过离心和热提取的方法分别提取浓缩污泥中的溶解态胞外聚合物(dissolve-EPS)及结合态胞外聚合物(bound-EPS),并对污泥的溶解态和结合态的胞外聚合物以及脱水性(毛细吸水时间表征)进行跟踪监测。结果表明,高温厌氧消化过程中,污泥毛细吸水时间随时间的增加逐渐增大。统计分析结果表明,污泥毛细吸水时间与溶解态蛋白质和多糖有显著地正相关(0.868,0.959),与结合态蛋白质和多糖有显著地负相关(-0.783,-0.831)。厌氧消化21天后,添加腐殖土的污泥中溶解态多糖比未添加的低7%左右,而溶解态蛋白质、结合态蛋白质和多糖没有明显变化。添加腐殖土的污泥毛细吸水时间比未添加的降低了25%,这表明,污泥中溶解态多糖对污泥的脱水性起主要作用。

胞外聚合物对生物除磷效果影响研究

为考察3种不同碳源(乙酸钠、葡萄糖、脱脂乳和葡萄糖混合物)SBR生物除磷系统的除磷效果,用结合扫描电镜(SEM)的能谱(EDS)分析了胞外聚合物(EPS)的磷含量,并测定了污泥PHA(poly-β-hydroxyalkanoate)及磷含量.结果表明,PHA在厌氧结束时的量并不是后续好氧阶段吸磷效果好坏的决定性指标,EPS的生物吸附对磷也有一定程度的去除,并且这种生物吸附使葡萄糖碳源系统除磷效果好于其他两个系统.

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。

胞外聚合物EPS对活性污泥沉降性能的影响研究

对污泥负荷Ns、溶解氧(DO)对活性污泥中胞外聚合物EPS的组分、含量及污泥沉降性能的影响进行了研究;并对EPS对污泥沉降性能影响的作用机理进行了探讨.试验结果表明:负荷对EPS影响高度显著,而DO对EPS影响较小;EPS与污泥沉降性能SVI相关性高;随着负荷降低,EPS含量增加,SVI增加.同时正交试验结果表明:污泥中EPS的含量高低主要由负荷决定,并得出Ns、DO对EPS及SVI的影响模式.此外,根据有关试验结果分析了在低负荷时易发生污泥膨胀的原因.

胞外聚合物、Ca^(2+)及pH值对生物絮凝作用的影响

应用阳离子交换树脂从活性污泥中提取了胞外聚合物(EPS),考察了EPS、Ca2+及pH值对生物絮凝作用的影响.结果表明,当pH≥7.5, EPS≥70mg/L,[Ca2+]≥300mg/L时,有利于生物絮体的形成.通过正交试验,得出pH值、EPS和[Ca2+]对生物絮体形成综合影响的回归方程: h浊度= -901.70+97.35pH+1.96[Ca2+]+9.08EPS-0.11pH[Ca2+]-0.91pHEPS-0.02[Ca2+]EPS+0.0021pH[Ca2+]EPS.回归分析表明,pH值对生物絮体形成影响最显著,其次是EPS和Ca2+.

天然水中细菌胞外聚合物对重金属的吸附规律

研究了长春南湖水中优势菌种的胞外聚合物对金属锰、铅和镉的吸附规律,结果表明,3种金属在胞外聚合物上的吸附均遵守Langmuir和Freundlich热力学方程.而胞外聚合物中锰的存在会影响其对Pb和Cd的吸附.

pH值对活性污泥胞外聚合物分子结构和表面特征影响研究

为明确胞外聚合物（extracellular polymeric substances，EPs）对污水污泥性质的影响机制，通过改变pH值，考察了市政废水和饮料废水2种活性污泥胞外聚合物组分变化，采用红外光谱对比分析了pH值对EPS分子结构的影响，并通过胶体滴定测定其表面电荷，最终结合活性污泥提取EPS前后扫描电子显微镜观察，从宏观上佐证了表面特性和分子结构分析．结果表明，强酸条件下（pH3），可提取EPS比中性条件下时下降50％，其中多糖下降约30％，蛋白质下降约65％～70％；在强碱条件下（pH11），可提取EPS比pH7时升高20％～30％，其中多糖升高约15％，蛋白质升高20％～50％．红外光谱分析表明，羟基在强酸强碱条件下均发生了变化，羧酸、多聚糖、酚类和蛋白质肽键在强酸条件下（pH3）消失；胶体滴定结果表明，2种污泥提取EPS表面负电荷随pH上升而下降；扫描电镜分析表明，相对于碱性条件下，酸性条件使活性污泥中微生物细胞更易于破碎．pH值可改变活性污泥EPS组分、浓度以及其中基团组成，从而改变EPS表面特性，最终导致污泥状态改变．