污泥性质的重要影响物质—胞外聚合物(EPS)

介绍了胞外聚合物的产生和组成(多聚糖,蛋白质,少量DNA,脂和腐质酸等);胞外聚合物在污泥处理系统中对污泥的絮凝性能、沉降性能、脱水性能及重金属吸附性能的影响;以及胞外聚合物本身的生物降解性。胞外聚合物在废水生物处理中发挥着重要作用。

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(EPS)在藻菌生物膜去除污水中Cd的作用

藻菌生物膜在自然水体和污水生物处理工艺中普遍存在,它们在去除水体中重金属起重要作用。笔者在室内模拟实验的基础上,探讨了丝藻(Ulothrixsp.)-细菌生物膜所分泌的胞外聚合物(EPS)与藻菌生物膜去除毒性金属Cd之间的关系。研究结果表明,EPS主要由丝藻产生,其含量与污水中Cd的去除效率及生物膜中Cd的积累量之间相关性良好。而且,丝藻所分泌的EPS为与其共生的细菌及其本身提供了一个缓冲Cd毒性的微环境,这使藻菌生物膜能在不利的环境中保持较高的活性并能持续有效地去除水体中的Cd。

活性污泥胞外聚合物EPS的影响因素研究

胞外聚合物EPS对活性污泥的表面特性、生物絮凝、沉降及脱水性能等具有重要的影响,主要对污泥负荷Ns,DO,温度,Ca2+,pH及废水水质等因素对EPS的影响进行了研究。试验结果表明:Ns,pH及废水水质对EPS的含量、成分有显著的影响;DO,温度对EPS的影响较小;同时随着进水Ca2+浓度的增加,污泥的EPS,脱氢酶及OUR增加。

活性污泥胞外聚合物(EPS)对Pb^(2+)吸附性能的研究

以活性污泥中提取的胞外聚合物(EPS)作为吸附剂,考察了pH、EPS投加量及温度对Pb2+吸附效果的影响,通过响应面法对其吸附条件进行优化,并对其热力学吸附特征和吸附动力学进行了探讨。研究结果表明,EPS对Pb2+的最佳吸附条件组合为:温度35℃,pH4.2,m(EPS):m(Pb2+)=2.5:1,在此条件下Pb2+实际去除率达到89.16%。EPS对Pb2+的吸附等温线能较好地用Langmuir方程和Freundlich方程来描述,但更适合用Langmuir方程拟合,3种不同温度下(20、30、40℃)最大单分子层吸附量分别为0.9229、1.0129、1.1191mg·mg-1。EPS对Pb2+的吸附过程可以用准二级动力学方程描述,并在240min达到吸附平衡,平衡时理论最大吸附量为0.45mg·mg-1。

胞外聚合物(EPS)构成的影响因素分析

污水生物处理系统中污泥胞外聚合物EPS对系统性能变化起到重要的作用,其含量反映污泥中微生物特性及构成的变化,并进而影响到污泥特性和系统的处理效果。但由于EPS影响因素众多,因而目前尚缺乏标准的分析方法。文中对EPS的影响因素进行综合分析,其中影响因素主要包括废水基质以及工艺运行条件如污泥负荷、溶解氧、停留时间等,并对不同的EPS提取方式及其组分测定方法进行了比较分析。随着人们对EPS及其作用认识的不断深入,必将对污水生物处理系统处理效果的有效控制起到重要的推动作用。

硫酸盐还原菌胞外聚合物(EPS)去除重金属离子Cd^(2+)过程中的交互作用研究

本文以硫酸盐还原菌(Sulfate reducing bacteria,SRB)为试验菌株,探讨了重金属Cd2+对SRB胞外聚合物(Extracellular polymeric substances,EPS)组分和含量的影响以及EPS对Cd2+的去除作用.在试验的不同反应阶段,分别测定总产气量、Cd2+浓度以及EPS中蛋白质、多糖、核酸含量.实验结果表明试验菌株对Cd2+的最大耐受浓度为28.0mg/L;反应结束后Cd2+的去除率可以达到99%,而其中EPS的贡献率最大可以达到10%;蛋白质是SRB菌EPS的最主要组分;固态样品的SEM-EDS表征结果显示Cd2+与H2S生成CdS沉淀从而达到了固定Cd2+的作用.

微生物胞外聚合物(EPS)对金属耐蚀性的影响

微生物胞外聚合物(EPS)对金属腐蚀具有抑制作用,研究了EPS中的主要成分蛋白质和多糖对碳钢、铸铁、黄铜和304不锈钢腐蚀速率的影响,并以此为基础,开展了蛋白质、多糖抑制碳钢腐蚀的单因素试验以及正交试验。结果表明:单因素作用下,蛋白质或多糖的质量浓度为1.0mg/mL时,碳钢的腐蚀速率最低;多因素作用下,多糖加入量为0.7mg/mL、蛋白质加入量为0.7mg/mL、浸涂时间为36h时,碳钢的腐蚀抑制效果最佳。研究结果可以为金属防护领域研发新型防腐蚀涂料提供技术支持。

湿法冶金中胞外聚合物(EPS)的研究进展

针对当前国内外关于胞外聚合物在湿法冶金中的研究状况,介绍了胞外聚合物的来源、组成、物化性质和提取方法,以及胞外聚合物在湿法冶金中的应用现状。胞外聚合物在湿法冶金过程中的作用形式主要是帮助矿物在水溶液中溶解、改变矿物表面化学性质和吸附冶金废水中的金属离子。

藻菌生物膜处理含镍废水及其胞外聚合物变化研究

为探究藻菌生物膜处理含镍废水的可行性,对自然城市水体的藻菌富集挂膜得到藻菌生物膜,并在不同运行参数下对含镍溶液进行处理,研究镍的吸附量及藻菌生物膜胞外聚合物(EPS)含量在不同条件下的变化。结果表明,经富集挂膜的藻类属于绿藻门小球藻属,其对含镍废水有较高的处理效果,在pH为8、温度为35℃时处理效果最佳;且能在3 d内达到镍吸附平衡,去除率达70%以上,同时,藻菌生物膜多聚糖含量随时间的变化与镍吸附量呈一定的正相关,证明其为镍吸附中的主要作用物质,而ATP含量则更能反映藻菌生物膜受胁迫的过程。藻菌生物膜在镍的胁迫下,胞外聚合物含量随胁迫程度升高而减少;从吸附量来看,其对镍的耐受值为10 mg/L,在此范围内,吸附量随镍浓度的升高而升高,最高达2.358 mg,继续升高镍浓度则吸附量明显下降。

分枝杆菌胞外聚合物(EPS)对芘增溶作用的影响

为阐明分枝杆菌胞外聚合物(EPS)在土壤多环芳烃(PAHs)微生物修复过程中的作用机理,以芘为研究对象,研究在不同pH值、温度和EPS浓度条件下,EPS对芘增溶作用的影响。结果表明:在固定EPS浓度下,48 h内芘在EPS中的溶解量先增高后降低,于8 h芘溶解度达到最大值,为0.368 mg/L;当温度升高时(15~35℃),EPS浓度从65.2 mg/L增加到422.6 mg/L,芘溶解量的变化趋势均为先升高后降低,在25℃、216.3 mg/L条件下,芘溶解量达到最大值;随着pH值升高(pH值范围为1~9),芘的溶解量先升高后降低,于pH值=5(自然)时溶解量最多。研究证实了EPS能够促进芘的溶解,通过芘的溶解量受温度、EPS浓度及pH值影响而变化的研究,推测EPS增溶芘的作用过程,其中影响芘溶解的主要物质为蛋白质。

硝化颗粒污泥胞外聚合物及信号分子功能分析

在SBR中以活性污泥为接种污泥培养自养硝化颗粒污泥.结果表明自养硝化颗粒污泥启动时间长,污泥颗粒化进程控制难度较大,但是仍能形成沉降性较好的自养硝化颗粒污泥,氨氮去除率能够达到90%以上.TB-EPS蛋白质和多糖含量占比最高,在第70d时TB-PN为90.69mg/gVSS,TB-PS为53.69mg/gVSS,TB-EPS作为污泥颗粒结构的最核心,在颗粒化过程中发挥重要作用.疏水性的色氨酸和酪氨酸有利于SMP层和LB-EPS增强污泥间的粘附性,从而促进自养硝化颗粒污泥的形成.8种疏水性氨基酸的相对占比由初始的34%上升到最高66%,也表明疏水性氨基酸在絮状污泥颗粒化的关键时期发挥重要作用.聚合链相对占比的升高可以增强污泥间的结合力,β-折叠能提供较多的疏水位点从而促进硝化污泥的聚集,有利于自养硝化颗粒污泥的形成.C4-HSL浓度达到112.00ng/L,其可与LuxR蛋白结合可促进蛋白酶活性和EPS的产生.C6-HSL和C8-HSL对硝化菌群生物膜的形成具有调节作用,C6-HSL在第30d时达到30μg/L,其含量最高表明其在自养硝化颗粒污泥的信号传递中占有重要地位.3OC6-HSL和蛋白质类物质呈正相关,其与SMP-PN和LB-PN的相关性系数为0.77和0.71,可能通过指导蛋白质类物质的合成以增强污泥的粘附性从而有利于污泥微粒的聚集.

好氧颗粒污泥中的胞外聚合物及其应用的研究进展

胞外聚合物是好氧颗粒污泥的重要组分,与好氧颗粒污泥的造粒过程和维持颗粒稳定性密不可分。然而胞外聚合物的组成非常复杂,其在生物处理过程中的确切作用有待深入研究。回顾了近年来国内外关于好氧颗粒污泥中胞外聚合物方面的研究进展;列举了常用的胞外聚合物的提取和表征方法,总结了不同方法的优缺点;介绍了胞外聚合物的组成结构及其在好氧污泥颗粒的形成及维持污泥颗粒稳定中的作用;并讨论了好氧颗粒污泥中胞外聚合物的调控方法;此外,对好氧颗粒污泥中胞外聚合物进行高附加值产品回收有利于实现废水处理的资源化利用,简述了胞外聚合物回收及在各个领域中的利用;最后对胞外聚合物的研究方向做了展望,以期为胞外聚合物的实际工业应用提供理论支持。

不同方法提取活性污泥的胞外聚合物氧化还原特性分析

为了探明不同方法提取活性污泥胞外聚合物(EPS)的氧化还原特性,采用四种典型的方法:加热法、超声法、EDTA法和甲醛-NaOH法分别提取活性污泥EPS,对其组分和氧化还原特性进行分析.结果表明:甲醛-NaOH法提取EPS含量最高,达到68.59 mg·g^(-1),其次为EDTA法(23.40 mg·g^(-1))、加热法(18.2 mg·g^(-1))和超声法(4.07 mg·g^(-1));化学法(甲醛-NaOH法和EDTA法)对EPS中氧化还原物质的提取效率高于物理法(加热法和超声法);不同方法提取EPS的电子接受能力和电子供给能力分别为0.07~0.30μmol_(e-)·g^(-1)和0.01~0.04μmol_(e-)·g^(-1),其中EDTA法提取EPS的电子接受能力与电子供给能力最高.紫外可见光谱图和傅里叶红外光谱图均显示出EPS中存在腐殖类物质,且化学法提取的含量高于物理法;三维荧光光谱图显示出蛋白质和腐殖酸的荧光峰,加热法提取EPS的蛋白质峰荧光强度更高,而化学法提取EPS的腐殖酸峰荧光强度更高.

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+.

受四环素影响的活性污泥胞内外聚合物特征

利用离心加超声的方法对处理四环素抗生素废水的活性污泥胞外聚合物(EPS)和胞内聚合物(IPS)进行提取,将其分为-溶解型胞外聚合物(slime)、松散附着型胞外聚合物(LB)、紧密附着型胞外聚合物(TB)、胞内聚合物(IPS).用BCA法和蒽酮-硫酸法测定了各层EPS和IPS溶液中的蛋白质和多糖含量,同时用三维荧光光谱扫描(EEM)和同步荧光光谱扫描(SFS)对其中的溶解性有机物(DOM)进行定性和定量分析,结果表明在EPS中的蛋白质和多糖的含量高于IPS,且蛋白质含量均比多糖含量高,而在slime和IPS中的蛋白质和多糖的含量高于LB和TB;低激发波长类色氨酸和高激发波长类色氨酸是EPS和IPS溶液的主要成分,且溶液中的溶解性代谢产物和芳香蛋白类物质相对含量在slime、LB、TB和IPS逐渐增加,而难降解有机物-腐殖酸类物质的相对含量逐渐降低;进水四环素浓度与污泥各层EPS和IPS溶液中DOM也具有较好的相关性;三维荧光法检测溶液中的DOM与化学分析测试出的蛋白质含量具有较好的相关性.

好氧活性污泥胞外聚合物的影响因素研究

研究了4种活性污泥处理工艺和两种污泥培养基质对好氧活性污泥胞外聚合物(EPS)的影响,包括对EPS总量和组分的影响。EPS的提取总量以TOC来表示,并以DNA的浓度来衡量提取过程中细胞裂解的程度。结果发现,处理工艺不同,导致EPS的含量和组成不相同,主要体现在蛋白质和多糖含量比的不同;淀粉基质培养的污泥的EPS总量平均值比葡萄糖基质培养的污泥的EPS总量平均值略高一些,它们都比实际污水处理厂污泥的EPS含量高。

EPS及消毒剂对细菌表面附着和初期生物膜形成的影响

为探究胞外聚合物(extracellular polymeric substances, EPS)和消毒剂对细菌表面附着聚集行为的影响,文中以野生型铜绿假单胞菌和藻酸盐分泌过量的突变株为研究对象,分析不同氯浓度条件下细菌EPS生成及其对表面附着和初期生物膜形成的影响。结果表明,相较于野生型,突变型的生物膜形成优势显著,特别是当氯质量浓度≥1.0 mg/L时,强化了其形成优势;EPS也显著提高了生物膜的黏附强度以及降低其表面粗糙程度。低浓度氯促进细菌EPS的生成以及初期生物膜的形成,但高质量浓度氯(3.0 mg/L)则抑制了生物膜的形成,同时也降低了两种菌株生物膜的黏附力与表面粗糙度。对于两种菌株而言,聚氯乙烯(PVC)管材上生物膜的形成优势显著高于不锈钢(STS)管材。

不同活性污泥胞外聚合物提取方法优化

活性污泥胞外聚合物（extracellular polymeric substances，EPS）是污水生物处理过程中污泥结构、脱水性能、絮凝性能以及沉降性能的重要决定因素，而提取方法不同EPS的剥离程度存在很大的差别．因此EPS提取方法的建立至关重要．采用6种方法提取不同污泥EPS，分析了不同污泥每g干污泥中分层EPS的质量及组成，并考察了污泥粒径及脱水性能与污泥EPS的关系．结果表明：不同工艺不同污泥每g干污泥中EPS质量不同；甲醛＋NaOH法提取EPS效率高且对细胞破坏程度小，试验中不同污泥EPS提取量为15．88～39．30mg；每g干污泥中黏液层EPS质量越高，蛋白质与多糖质量浓度之比越大，污泥脱水性能越差；污泥EPS的提取效率与污泥粒径存在一定的相关性，污泥粒径越大，提取效率越高．

剩余活性污泥胞外聚合物对水中Cd^(2+)和Zn^(2+)的吸附效能

以占剩余活性污泥质量80%的胞外聚合物(extracelluar polymeric substances,EPS)作为新型吸附剂,考察了pH、EPS投加量和吸附时间对其在水中吸附Cd2+与Zn2+的性能的影响,以达到剩余活性污泥的资源化利用.结果表明:Cd2+和Zn2+的最佳吸附条件为:pH=6,EPS的最佳投加量分别为375mg/L和250 mg/L,Cd2+和Zn2+的吸附率分别达到36%和51%.EPS对Cd2+和Zn2+的吸附过程均可分为两个阶段,分别在90 min和60 min时达到吸附平衡.离子共存实验发现,EPS对Cd2+的选择吸附性强于Zn2+;Freundlich和Langmuir方程均可描述EPS在常温下吸附Cd2+的热力学过程;而Zn2+的吸附等温线与Langmuir方程拟合更好.拟合系数显示,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.表明剩余活性污泥EPS作为吸附剂前景广阔,具有更深的研究价值.