底物对厌氧消化系统EPS产生及起泡的影响

为明确底物成分对厌氧消化系统胞外聚合物(EPS)生成及起泡性能的影响,在批次实验中引入高碳水、高蛋白和高油脂3种厨余垃圾,检测了不同试验组EPS的产生特性(浓度、组成、结构、官能团等),及各类EPS和污泥的起泡特性参数(粘度、表面张力和相对疏水性)和起泡潜能参数(起泡趋势、泡沫稳定性、泡沫直径和液膜厚度),并分析了EPS特性与污泥特性的相关性.结果表明,底物不同的试验组产生了性质各异的EPS.底物组分越均衡越倾向于产气利用,而高碳水及对照组因碳水化合物含量过多,EPS总浓度显著高于其余实验组.碳水化合物、蛋白质和油脂分别会通过改变中间代谢产物、影响微生物产酶情况和增殖情况而改变EPS形态及组分.EPS结构方面,碳水组和对照组在高碳水化合物条件下,产生的EPS类腐殖质更多.官能团方面,高碳水底物下烷基含量减少,高蛋白底物下会产生更多亲水性含氮官能团,高油脂下羧酸含量增加,且3个试验组的EPS相对疏水性较对照组均有不同程度降低.相关性分析发现,污泥起泡能力与EPS类指标的相关性明显强于底物类别.污泥起泡趋势(FP)与松散结合型EPS(P<0.01,r=0.979)和溶解型EPS(P<0.05,r=0.678)相关性最强;EPS粘度对FP与泡沫稳定性(FS)也均具有积极作用(P<0.05),EPS表面张力增加有利于FS(P<0.05).底物对起泡的作用方面,碳水化合物可能是通过提高EPS粘度和亲水性,使污泥产生直径更大、稳定性更强的泡沫.蛋白质利用酶作用EPS表面张力下降,由此产生直径更小稳定性更差的泡沫,起泡现象得以缓解.油脂使松散结合型EPS减少(P<0.05,r=-0.649),同时分解产生的LCFA改变了紧密结合型EPS粘度(P<0.01,r=0.788)共同提高了FP.