非生物改性对厌氧微生物产物光化学活性影响

厌氧溶解性微生物产物(soluble microbial products,SMP)广泛存在于天然深层水体,经水体扰动可迁移至表层水域。在此过程中厌氧SMP将受到一系列非生物转化过程的影响,如自然光及氧化还原介质,进而导致其理化性质发生改变,最终影响其光化学活性。本研究分别从厌氧微生物菌群(anaerobic microorganisms,An)和希瓦氏菌(Shewanella oneidensis,S)中提取了An-SMP和S-SMP,在模拟自然光和氧化还原的条件下改性48h,并评估非生物改性对厌氧SMP光化学活性的影响。结果表明:原始An-SMP的芳香度、腐殖化程度和分子量均高于S-SMP。自然光改性后,两种SMP的紫外吸光度和芳香度降低,芳香C==C结构被破坏,腐殖化程度降低,生成了更多的亲水性含氧官能团。氧化还原改性后,两种SMP吸光度出现增色效应,腐殖化程度升高,更多的蛋白类物质向腐殖质类物质转化,使氧化还原改性对SMP光化学性质的影响更为显著。SMP对17α-乙炔基雌二醇(EE2)光转化起促进作用,且经氧化还原改性后的SMP对EE2光解的介导作用明显优于经光改性的SMP。其中对EE2光解过程起主要作用的活性氧物质包括激发三线态SMP(^(3)SMP^(*))和羟基自由基(·OH)。本研究为明确自然水体中SMP介导有机污染物光转化的影响提供了理论研究基础。

氧化还原过程对好氧微生物产物光敏性的影响

从好氧活性污泥微生物和纯种大肠杆菌中提取溶解性微生物产物(SMP),考察光化学和电化学氧化还原过程对SMP官能团,组分和光化学活性的影响机制.结果显示,活性污泥微生物SMP(Ae)与大肠杆菌SMP(E)的SUVA_(254)和E2/E3分别为4.03与0.79和1.60与3.04,表明SMP(Ae)比SMP(E)芳香性和分子量更高,光照和电化学改性过程明显降低了蛋白类组分的荧光响应,进行改变了SMP的芳香性和腐殖化程度.两种改性过程可以增强SMP在光照条件下活性氧化物种(^(3)SMP^(*)、^(1)O_(2)和·OH)的浓度,其中[^(1)O_(2)]_(ss)由改性前的1.70mol/L提高到改性后的18.47mol/L,[·OH]_(ss)由改性前的3.57mol/L提升到438.25mol/L.17α-乙炔基雌二醇(EE2)的光降解效率在改性SMP的介导下最高提升了近5倍.本研究完善了污水处理厂出水中SMP的环境转化过程及其介导痕量有机污染物的自然光降解过程的科学认识.

膜-生物反应器中溶解性微生物产物的研究进展

本文就膜 -生物反应器中溶解性微生物产物的生成特性及其影响的研究进展进行了总结。在膜 -生物反应器中 ,膜的高效固液分离作用在提高系统容积负荷和出水水质的同时 ,也使生物反应器成为一个相对封闭的系统。以腐殖质、多糖、蛋白质等物质为主要成分的溶解性微生物产物是生物处理出水中溶解性TOC或COD的主要组成部分 ,主要产生于微生物的基质分解过程和内源呼吸过程 ,其高分子物质的含量较多且可生物降解性较差 ,因此 ,在膜 -生物反应器中会出现积累。溶解性微生物产物的过高积累不仅有可能降低膜过滤出水的水质稳定性 ,而且有可能影响污泥活性 ,并引起膜污染。进水浓度和污泥浓度是影响溶解性微生物产物产生量的重要因素。目前有关膜 -生物反应器中溶解性微生物产物的研究还很不完善 。

溶解性微生物产物对浸没式膜生物反应器运行的影响

对溶解性微生物产物(SMP)的累积行为及其对浸没式膜生物反应器(SMBR)操作运行的影响进行了研究.在90 d的实验过程中,对总有机碳(TOC)、相对分子质量分布(MWDs)、比耗氧速率(SOUR)进行定期监测,采用死端过滤实验来检测SMP对膜污染的影响.结果表明,在SMBR上清液中SMP出现明显累积;随着实验运行,SMP中相对分子质量大于10 000的浓度增加显著;与相对分子质量小于1 000的SMP相比,此部分SMP对污泥活性和膜污染影响较大,对SMBR的出水水质影响较小.

污水生物处理系统中溶解性微生物产物的研究进展

对SMP的定义、来源、组成、特性、影响因素、动力学模型以及SMP诱导的膜污染和控制措施进行了总结。SMP是由于基质新陈代谢和生物量衰减释放到溶液中的一类有机化合物,其主要组成为腐植酸和富里酸、多糖、蛋白质、核酸、有机酸、氨基酸、抗生素、类固醇、胞外聚合酶、含铁细胞等。这些物质大都具有一定的毒性和螯合金属的能力,在MBR系统中还会引发膜污染。研究证明活性炭吸附对SMP的去除效果最佳。

好氧完全混合式反应器中水力停留时间对溶解性微生物产物的影响

以葡萄糖为底物,采用10 L完全混合式反应器研究了进水COD为1 000、1 500和2 000mg/L条件下水力停留时间对出水中溶解性微生物产物(SMP)的量、分子量分布和组成成分的影响。在进水COD相同条件下,溶解性微生物产物的量随着水力停留时间延长呈下降趋势。水力停留时间相同时,进水COD越高产生的溶解性微生物产物的量越多。随水力停留时间的延长,小分子量(Mr<1×103)部分溶解性微生物产物所占百分比呈现先减小后增加的趋势;中间分子量(1×103<Mr<1×104)部分呈现先增加后减小的趋势;大分子量(Mr>1×104)部分则逐渐减小。水力停留时间对溶解性微生物产物中的多聚糖和蛋白质含量有显著影响,对DNA含量没有显著影响。随着水力停留时间的延长,多聚糖和蛋白质能够逐渐降解。

膜生物反应器中溶解性微生物产物对膜污染的影响

在一体式MBR处理人工模拟生活废水的试验中考察了SMP对膜污染的影响,用多元相关分析法总结了SMP浓度和MLSS与膜传质阻力之间的关系,并通过死端过滤探讨了SMP引起膜污染的机理。结果表明,SMP对膜污染有比较明显的影响,膜传质阻力R10与MLSS和SMP浓度的关系式为R10=4.5412E(+10)TOC0.06507MLSS0.28824,SMP对膜污染的影响主要体现在对沉积层阻力的贡献上。

不同泥龄下溶解性微生物产物对膜污染的影响

采用4套平行运行的小试膜生物反应器(membranebioreactors,MBR)对不同泥龄下膜生物反应器中溶解性微生物产物(soluble microbial products,SMP)的膜污染行为进行研究.结果显示,SMP的膜污染潜势和积累程度均随着泥龄的缩短而增大;MBR中与出水中SMP的相对分子质量分布相似;SMP的相对分子质量分布呈明显的双峰特征,泥龄长时高分子含量升高;SMP中的碳水化合物较蛋白质更容易在MBR中积累,泥龄短时尤为显著.因此,SMP组分按照不同形式划分,其膜污染潜势推测为碳水化合物>蛋白质,小分子组分>大分子组分.

胞外聚合物与溶解性微生物产物的关系

通过活性污泥内源呼吸试验,发现胞外聚合物与溶解性微生物产物之间存在相互转化、吸附与被吸附的关系。内源呼吸初期（0-19h）,bound EPS水解生成BAP,细胞自溶过程也释放部分SMP。19-43h,微生物利用SMP中易降解部分生成bound EPS和UAP,大分子量的SMP被bound EPS吸附,并存在一定程度的细胞水解。43-162h为SMP分泌、溶出阶段,内源呼吸加强,微生物脱氢酶活性几乎丧失,细胞水解、自溶。bound EPS表面出现SMP解吸-吸附的交替过程。162-210h期间bound EPS水解及细胞自溶为主要过程。并且产出的SMP可生物降解性较差,对微生物表现出毒性作用,抑制其脱氢酶活性,而在毒性环境下,微生物又产出更多的SMP。

酵母废水处理出水中可溶性微生物产物的研究

在厌氧条件下对酵母废水中惰性可溶COD(SI)进行了测定,对不同COD浓度废水的可溶性微生物产物(SMP,Sp)的产生量与残余可溶性COD(SR)的相关性进行了研究。当酵母废水初始COD浓度S0在1230.5～6516.3mg/L时,研究发现SI/S0为0.101,Sp/S0在0.06～0.09之间;Sp/SR在0.3～0.4之间,SI/SR比值在0.4～0.6之间;随着S0升高,SR、Sp也相应增加,呈一定的线性关系,其关系式分别为SR=0.1556S0+125.34(r=0.9841),Sp=0.0509S0+79.224(r=0.909)。

废水处理中的可溶性微生物产物

可溶性微生物产物(SMP)是污水生物处理中有机物质的主要成分,对出水水质有着重要影响。对污水生物处理中SMP的产生、分子质量分布、生物可降解性、毒性、离子螯合性、吸附性等进行了综述,分析了影响SMP产生的因子。分析表明,SRT、HRT、进水浓度、基质性质、有毒物质的存在以及温度都会对SMP的产生及浓度产生影响,控制系统运行的这些参数,可使出水中SMP量降到最少,从而提高出水质量。

SBR间歇曝气和充氧能力对溶解性微生物产物的影响

采用11.0 L的SBR研究了曝气运行方式和充氧能力对活性污泥系统中SMP产出的影响。实验表明,相对于传统的SBR曝气方式,间歇曝气不仅提高系统的脱氮效率,而且还能够降低出水中SMP产出量,曝气运行方式对SMP产出量的影响超过SRT和充氧能力对其的影响;增强反应器的充氧能力会提高SMP的产出量。

可溶性微生物产物的产生及影响因素分析

对可溶性微生物产物(SMP)的产生和性质进行了概述,指出SMP是影响生化出水水质的重要因素;建立了完全混合反应器中SMP浓度的计算公式。基质降解量(ΔS)、污泥龄(Θ)、污泥产率因数(Y)和衰减速率系数(b)是影响SMP浓度的4个重要因素,SMP浓度同污泥浓度、水力停留时间无关。分析表明,对应某污泥龄,反应器中SMP浓度可达到最低,控制污泥龄可以达到降低出水中SMP浓度的目的。

贫营养条件下溶解性微生物产物的产出研究

以碳源作为限制营养,研究了贫营养条件下膜生物反应器中活性污泥微生物产出溶解性微生物产物(SMP)和非来源微生物恶臭假单胞菌降解活性污泥SMP的过程。结果表明,活性污泥和恶臭假单胞菌可以通过产出SMP来缓解贫营养环境。活性污泥SMP的产出过程可以分为5个阶段,这是微生物细胞自溶、胞外聚合物和SMP的相互转化等共同作用的结果;恶臭假单胞菌对活性污泥SMP的生物降解性比较差,降解过程中SMP的相对分子质量分布呈现双峰特征,低相对分子质量物质(<103)和高相对分子质量物质(>30×103)的质量分数在90%以上。

浸没式MBR中溶解性微生物产物聚集态演变影响膜污染机理研究

膜污染是限制膜生物反应器(MBR)广泛应用的主要技术瓶颈之一。今通过研究浸没式MBR中溶解性微生物产物(SMP)及其聚集尺度的演变过程,深入解析SMP对膜污染的作用机理。在单膜丝微滤膜分离实验中考察了MBR污泥特性,包括污泥浓度(MLSS)、胞外聚合物(EPS)和SMP及其有机物组分等对膜污染的影响行为。结果表明,MLSS、EPS和SMP浓度与膜污染发展速率(ΔTMP/Δm)均呈正向相关。膜污染发展速率与MBR中活性污泥混合液(AS)中SMP的相关性(rp=0.126)远小于滤饼层污泥混合液(CS)中的SMP(rp=0.871)。SMP中的蛋白类和多糖类物质是造成膜污染的主要成分。MBR中的SMP在膜截留作用下出现显著的聚集结构变化和聚集尺度增加的现象。通过荧光光谱指纹图谱(EEMs)对比和共聚焦荧光显微镜(CLSM)观测发现:相比MBR出水,AS中的SMP存在显著的类蛋白峰和较高荧光强度的类腐殖酸峰,CS中的SMP聚集尺度显著增大,粒度可达100μm以上,并具有较强的疏水性能和黏度,可加快膜表面滤饼层(或凝胶层)的生成进程,导致膜污染的发生。通过对膜表面滤饼层结构和组分的分析,当AS中的SMP浓度低于0.4 mg TOC(g SS)1时,膜表面较易形成污泥滤饼污染层,反之,则倾向于生成凝胶污染层。因此,SMP及其聚集态物质是造成膜污染的主要因素,应在膜污染控制方面予以重要关注。

溶解性微生物产物在GO/PVDF杂化膜面的污染行为

为了解析溶解性微生物产物(SMP)在GO/PVDF杂化膜面的污染特性,对膜片进行了宏观污染实验,并采用耗散石英微晶天平(QCM-D)从微观角度分析了SMP在自制镀膜芯片上的吸附规律和污染层结构变化.结果表明,GO含量为0.5wt%的膜污染恢复率最高(79.95%),抗污染能力最强.QCM-D实验发现,GO含量为0wt%镀膜芯片表面SMP吸附量最大,污染较为严重.膜片亲水性越强,吸附频率变化越小,抗污染能力越强.此外,GO含量为0.5wt%镀膜芯片表面的污染物结构比较疏松和柔软,其他膜表面的污染物结构较为坚硬和致密.

溶解性微生物产物数学模型的研究进展

溶解性微生物产物(SMP)数学模型对于控制废水生物处理出水中COD具有极其重要的作用。按照SMP模型发展过程,即从只包含其形成机制模型到包含其形成与降解机制模型的发展过程,详细介绍了SMP模型的研究进展。同时,综述了SMP数学模型在活性污泥法和生物膜法等工艺中的应用,并在此基础上提出了活性污泥数学模型的发展方向。

铬离子对序批式好氧生物反应器出水中溶解性微生物产物的影响

考察了序批式好氧生物反应器(SBR)中,重金属铬离子对溶解性微生物产物(SMP)总量、分子量分布及其组成中多聚糖、蛋白质和DNA含量的影响.铬离子的生物容许浓度在2mg·l-1之下,SMP总量与铬离子浓度存在指数关系:SMP=24·94e0·593C.SMP的分子量呈双峰分布,且分子量小于1kDa的部分基本上占50%以上.SMP中的DNA含量随铬离子浓度的增加而降低,在显著水平α=0·05时,DNA含量与铬离子浓度呈线性相关.

甲苯对UASB反应器中溶解性微生物产物的影响

以乙酸钠为外加碳源,考察了UASB反应器内甲苯对可溶性微生物产物（SMP）的影响.实验结果表明：低质量浓度（20～70 mg/L）的甲苯对微生物有刺激作用,使得污泥增殖速率变小,SMP的质量浓度也逐渐减少,经过一段时间的驯化后,系统COD和TOC的去除率分别达到93％和94％以上,下降趋势较小;较高质量浓度（70～200 mg/L）的甲苯对微生物有抑制作用,污泥活性下降,反应器运行状况开始恶化,SMP的质量浓度也逐渐增大,经过一段时间的驯化后,系统COD和TOC的去除率分别维持在81％和83％以上;当甲苯质量浓度超过200 mg/L时,表现为污泥活性严重下降,对COD的去除效果极差.

MBR处理城市垃圾渗滤液中溶解性微生物产物(SMP)的影响分析

研究以好氧膜生物反应器(MBR)处理城市垃圾渗滤液,以膜截留的有机物量的变化间接反映SMP在反应器中的积累情况,以及其对污泥活性和污泥混合液过滤性能的影响,结果表明,随着进水垃圾渗滤液可生化性由0.60降至0.28,MBR中被膜截留的有机物浓度由226.4 mg/L增加至504.0 mg/L,积累程度加剧,并会抑制污泥脱氢酶活性,对反应器中混合液过滤性能有负面影响。