电场预处理对养猪废水处理中藻菌共生体膜污染的影响研究

将电场预处理与藻菌共生膜生物反应器相结合可以有效提高养猪废水处理的效果和生物质产量。然而,电场预处理对微生物分泌的胞外聚合物及其在超滤过程中膜污染的影响和作用机制还需要进一步研究。本研究通过设置多组实验对比分析来考察经过电场预处理和未经电场处理的废水在藻菌共生体处理后,EPS组分的通量衰减特征和膜污染模型的变化趋势。同时,利用多种表征手段对各EPS组分在超滤膜污染方面的贡献和作用进行对比分析,以探究电场对藻菌共生体膜污染的影响和作用机制。研究结果显示,相比未经电场处理组,电场预处理组的膜污染程度明显较轻,电场预处理能够显著影响微生物分泌的EPS,并有效地延缓膜污染的发生。进一步的过滤实验揭示了不同EPS组分对膜污染的贡献,SMP对膜污染的贡献最大,其次是LB-EPS和TB-EPS。同时,膜面污染物成分的测定结果表明,多糖和蛋白质类物质是造成膜污染的主要成分。在EPS各组分中,蛋白质、多糖和腐殖酸的含量在SMP中最高。因此,合理调控SMP在EPS中的比重是控制膜污染的关键因素。

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.

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。

好氧颗粒污泥造粒过程中EPS及脱氮除碳性能

为解决好氧颗粒污泥(AGS)在生活污水中造粒时间长、稳定性差的问题,采用在人工配水中逐渐添加生活污水的方式改变进水水质,研究AGS造粒过程及脱氮除碳的效果。在4个序批式反应器(SBR)中培养AGS,接种污泥均为污水厂A^(2)/O工艺二沉池污泥。25℃时,R1进水1~17 d为人工配水,18 d后改为生活污水;R2进水分阶段改变人工配水比例,最终为生活污水;R3进水为人工配水。R4温度为15℃,进水为人工配水。结果表明,水质和温度导致R1、R4的胞外聚合物(EPS)中蛋白质(PN)和多糖(PS)波动增加,R2、R3的PN和PS呈上升趋势,且AGS的沉降速度随着PN增大而增大。25℃时,污泥沉降指数(SVI)与EPS呈负相关。两种温度下均可成功培养出AGS,25℃时,在人工配水中逐渐添加生活污水的进水方式可缩短AGS在实际生活污水中的造粒时间,且沉降性能更优。研究结果可为AGS处理生活污水提供参考。

南海细菌胞外多聚物的神经保护活性筛选

本文采取传统的醇沉水溶的工艺提取了深海细菌的胞外聚合物(extracellular polymeric substance,EPS),使用过氧化氢作为损伤剂建立SH-SY5Y人神经母细胞瘤体外氧化损伤模型。在安全剂量下评价EPS的体外神经保护活性,确定16种活性良好(细胞活力>90%)的EPS。16种EPS的成分分析结果如下:1)16种EPS的分子量分布呈三段式,分别为>200 kDa,10~200 kDa和<10 kDa;2)16种EPS单糖组成中除甘露糖、葡萄糖外,还有稀有单糖氨基葡萄糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸、氨基半乳糖、半乳糖、岩藻糖;3)EPS的总糖含量为14.06%~21.40%,蛋白含量为10.66%~31.05%,硫酸基含量为2.91%~26.53%。通过对相应菌株进行16S rDNA全序列分析并与GenBank比对,完成了活性菌株的鉴定,通过MEGA7.0和Figtree构建系统进化树。鉴定结果表明,16株深海细菌归属于3门8科9属16种,分布在三个门类:厚壁菌门(Firmicutes,9/16),变形菌门(Proteobacteria,6/16)和放线菌门(Actinobacteria,1/16)。

低强度超声波提升厌氧污泥对重金属Cu(Ⅱ)极限浓度调控效果

以污泥基质降解速率(vCOD)、胞外聚合物(EPS)和酶活性(DHA)等变化为评价指标,探究了不同进水Cu(Ⅱ)浓度下低强度超声波提高厌氧污泥对重金属Cu(Ⅱ)耐受性影响的效应。结果表明,低强度超声波能够提高污泥微生物对Cu(Ⅱ)的耐受性。随着进水Cu(Ⅱ)浓度升高,超声组与对照组vCOD均下降,但超声组vCOD下降幅度更缓。超声组和对照组进水Cu(Ⅱ)浓度与污泥基质降解速率抑制百分比之间的关系拟合得到IC_(50)分别为94.62 mg/L和88.85 mg/L,表明低强度超声波能够提高厌氧污泥对Cu(Ⅱ)的抑制阈值。进水Cu(Ⅱ)浓度为1 mg/L时,超声组与对照组EPS含量略有提高,而后随着Cu(Ⅱ)浓度升高而逐渐降低,但超声组比对照组EPS含量更高,可能是低强度超声波通过促进污泥分泌更多的EPS降低了Cu(Ⅱ)的生物毒性。此外,超声组的DHA活性比对照组提高了3.95%~36.31%。因此,通过低强度超声波可以提高厌氧污泥对重金属Cu(Ⅱ)的耐受性,从而维持污水厌氧生物处理的稳定运行。

引江济淮工程疏浚泥浆快速泥水分离试验研究

针对疏浚泥浆颗粒细小、结构松散、比表面积大,其表面和内部的胞外聚合物(EPS)持水能力强导致泥水分离困难的问题,采用芬顿(Fenton)氧化-复配混凝剂法开展疏浚泥浆快速泥水分离试验。以泥浆体积削减率最大化为目标,采用正交试验和响应面法优化工艺条件,并对EPS浓度进行分析。结果表明,影响Fenton氧化泥水分离效果的主要因素为药剂投加量;同成本条件下Fenton氧化-聚合氯化铝混凝的泥水分离效果最佳;响应面法确定的泥水分离效果影响因素排序为:助凝剂种类>搅拌速度>助凝剂投加量,试验条件下最优工艺条件为:聚丙烯酰胺投加量0.255 g/L,搅拌速度125 r/min;经Fenton氧化-复配混凝后EPS中带正电荷的蛋白质含量大幅增加,可中和泥浆负电荷的作用,实现疏浚泥浆的快速泥水分离。研究成果对于疏浚泥浆的快速泥水分离工程实践具有理论指导意义。

进水负荷对A^(2)/O连续流系统运行效能及微生物中功能菌群的影响

为深入探讨进水负荷对A^(2)/O系统的影响,本文采用A2/O连续流系统,对比研究了不同COD和磷负荷条件下系统对氮磷的去除效果,并通过检测胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)组分变化,追踪活性污泥菌群结构演替规律,揭示了不同负荷下活性污泥系统内在响应机制.结果表明:高浓度的进水COD和磷负荷更有利于优势菌群富集,该阶段优势菌属有Nitrospira、Dechloromonas和Ferruginibacter,更有利于实现更佳的脱氮除磷效果,当COD和磷负荷降低后,EPS产生菌Ferruginibacter、Terrimonas和Thauera的相对丰度明显减少,EPS的总量也减少,其中胞外聚合物中蛋白质(protein,PN)的含量增加,多糖(polysaccharide,PS)却减少.

厌氧污泥胞外多聚物的提取、测定法选择

选用６种方法，对４种不同性状的厌氧污泥的胞外多聚物（ＥＣＰ）进行提取试验。此外，采用２种方法测定提取液中多糖浓度，还测定核酸浓度以检查细胞的破坏程度。通过对比，认为硫酸法提取的ＥＣＰ较完全，对细胞的破坏作用小，而苯酚－硫酸法较适于测定提取液中的多糖含量。文中还对厌氧污泥ＥＣＰ的含量、成分作了分析和探讨。

胞外多聚物及其对废水生物处理的影响

胞外多聚物(EPS)是包裹在活性污泥微生物外的聚合物,在废水生物处理中起重要的作用。主要介绍胞外多聚物的特性、提取方法、组分测定方法以及对废水生物处理的影响。

低强度超声波对ABR处理低浓度污水效果及污泥特性的影响

为探究低强度超声波对厌氧生物处理低浓度污水的强化作用,本文在厌氧折流板反应器(ABR)中开展超声波辐照厌氧污泥提高有机物去除效果的研究,并进一步研究了反应器稳定期超声波对污泥量、胞外聚合物(EPS)、酶活性、污泥粒径、污泥表面官能团及微观形貌的影响。结果表明,低强度超声波可提高ABR处理低浓度污水有机物去除效果,超声组出水化学需氧量(COD)去除率较对照组提高5.2%,出水COD浓度可满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)中一级A排放标准。周期性超声后,超声组各隔室总悬浮固体(TSS)、挥发性悬浮固体(VSS)均低于对照组,但具有更高的VSS/TSS。超声组污泥EPS的总量增加,松散结合型EPS(LB-EPS)、紧密结合型EPS(TB-EPS)均增加,蛋白质(PN)含量增加,多糖(PS)含量减少。超声组各隔室脱氢酶活性(DHA)分别为26.43mgTF/(gVSS·h)、23.43mgTF/(gVSS·h)、21.87mgTF/(gVSS·h)、19.55mgTF/(gVSS·h),而对照组各隔室分别为18.13mgTF/(gVSS·h)、17.01mgTF/(gVSS·h)、13.56mgTF/(gVSS·h)、9.90mgTF/(gVSS·h),超声大大提高了厌氧污泥脱氢酶活性。超声处理使污泥粒径减小,但表面官能团种类基本没有变化。电镜观察发现,对照组各隔室污泥表面以丝状菌为优势菌种,而超声组各隔室污泥表面以球菌为优势菌种。

再生水中弗氏柠檬酸杆菌生物膜特性研究

从使用再生水的某电厂冷却塔粘泥中分离出一株具有硫酸盐还原功能的弗氏柠檬酸杆菌.利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对再生水中HSn70-1A和BFe30-1-1两种合金表面弗氏柠檬酸杆菌生物膜结构和成分进行表征,结果表明HSn70-1A成膜特性好于BFe30-1-1,两种合金表面生物膜中C、O等无机元素含量较大、基体金属元素含量下降较为明显.对不同时刻合金表面生物膜胞外聚合物(EPS)组分进行分析,多糖与蛋白质含量之比揭示出,在第3天和第7天两个关键期EPS的疏水性能对微生物膜的致密性和完整性产生重要影响,实验结果表明在两个关键期内HSn70-1A显示较好的疏水性能,使其比BFe30-1-1表现出较强的耐微生物腐蚀性能.

耐盐碱细菌与有机物料对盐碱土团聚体形成的影响

从滨海盐碱土中分离筛选到分解秸秆、产胞外聚合物的耐盐碱细菌,通过土柱和盆栽试验研究其与有机物料相互作用对盐碱土团聚体形成以及植物生长的影响。结果表明,盐碱土中接种既分解秸秆又产胞外聚合物的耐盐碱细菌(菌株M6),配施未腐熟秸秆,直接在盐碱土中腐熟分解,团聚体形成效果最好,大团聚体含量增加60%以上;施加玉米秸秆与施腐熟有机肥相比,前者更有利于盐碱土大团聚体的形成;盐碱土中接种既分解秸秆又产胞外聚合物细菌对团聚体形成的促进作用优于单功能分解秸秆细菌(菌株J2)或者分泌胞外聚合物细菌(菌株DF-2);菌株M6对盐碱环境下玉米的出苗、生长存活及干物质的积累有促进作用。

邻苯二甲酸二丁酯对电活性生物膜性能影响及机制

为进一步探究生物电化学系统(BES)处理市政污水的效能,研究了新兴污染物邻苯二甲酸二丁酯(DBP)对电活性生物膜(EAB)的影响和作用机制。采用电化学工作站、扫描电子显微镜、共聚焦激光扫描显微镜、高通量测序等方法,研究DBP质量浓度对EAB电化学活性、主要成分、微观形态、空间结构以及微生物群落结构的影响。结果表明:在高质量浓度DBP(10 mg/L)条件下,BES的最高输出电压和功率密度分别为0.24 V和113.34 mW/m^(2);较低质量浓度DBP(1 mg/L)条件下,BES的最高输出电压和功率密度分别下降33.33%和31.47%,两者均低于空白对照组。生物膜中的蛋白和多糖成分的测定结果表明,高质量浓度DBP会刺激β-多糖的分泌,并在激光共聚焦图像上表现出强烈的蓝色信号,而蛋白和α-多糖的含量没有显著变化。对不同DBP质量浓度下的EAB进行微生物群落分析的结果显示,Petrimonas和Aquamicrobium菌是高质量浓度DBP条件下的优势菌群,而DBP会降低EAB的电化学活性,在对照组的EAB中,典型的电活性菌Rhodopseudomonas和Rhodococcus占据主导地位。

污泥龄对污泥絮体中磷酸盐形态及其动态变化的影响

以污泥龄（SRT）为10 d和30 d的2组A/O-SBR反应器活性污泥为研究对象，探讨了SRT对污泥絮体中磷酸盐形态及其动态变化的影响。结果表明，污泥絮体中的磷主要分布于胞外聚合物（EPS），EPS磷占污泥絮体磷总质量的69.45%-73.36%。正磷酸盐（ PO3-4-P）、低分子量聚磷酸盐（LMW Poly-P）和高分子量聚磷酸盐（HMW Poly-P）是污泥絮体磷的主要形态。高SRT（30 d）污泥絮体EPS磷含量明显大于中SRT（10 d），表现为前者较后者有更高的PO3-4-P和HMW Poly-P含量，对应着高SRT（30 d）污泥絮体较中SRT（10 d）有更高的磷含量，前者约为后者的1.37倍。厌氧/好氧反应过程中，中SRT （10 d）污泥絮体EPS磷的厌氧降低量和好氧升高量分别为高SRT（30 d）的1.35倍和1.46倍，主要归因于前者的PO3-4-P和HMW Poly-P较后者有更大的厌氧降低量，而PO3-4-P， LMW Poly-P和HMW Poly-P较后者有更大的好氧升高量，对应着中SRT（10 d）污泥絮体较高SRT（30 d）有更强的厌氧释磷和好氧吸磷能力。

膜生物反应器中膜污染机理研究

膜生物反应器(MBR)结合了生物反应器有效去除有机物和膜分离组件高出水水质的优点,广泛应用于处理各种生活污水和工业废水,限制MBR进一步推广应用的主要因素是膜污染。膜污染造成水通量急剧下降和出水水质变差。MBR中膜污染的形成机理复杂,不仅与膜材料、膜孔大小、膜的疏水性和表面电荷等物理化学特性相关,而且和废水、污泥和上清液的特性有密切的关系。本综述从混合液悬浮固体浓度、污泥结构特点、上清液特征和组成成分及胞外聚合物等几方面对造成膜污染现象的机理进行分析总结,以找到制约和减少膜污染发生的具体方向。

处理酿酒厂和乙酸废水生物颗粒中的细胞外聚合物(英文)

处理酿酒厂废水的生物颗粒与乙酸的生物颗粒相比,具有相当强的抗损耗和溶解能力是因为较高含量的ECP。每mg由Methanothrix细菌组成的后者平均只含有0.09mg的ECP。但是前者含有0.15mg的ECP,主要是因为高含量的ECP存在于位于生物颗粒表面的hydrolytic/fermentative细菌和中间层的syntrophic细菌之中的缘故。

温度降低对厌氧氨氧化脱氮效能及污泥胞外聚合物的影响

本研究系统考察了阶梯降温并恢复至室温（33→25→20→15→10→22℃）长期变化过程（361d）厌氧氨氧化反应器的动态脱氮效能和厌氧氨氧化活性变化,分析了厌氧氨氧化污泥胞外聚合物（EPS）的变化特性,计算获得了厌氧氨氧化反应的活化能.结果表明,在温度20~33℃下,序批式厌氧氨氧化反应器可稳定高效运行,总氮去除负荷维持在0.4gN/（L·d）左右,最大比厌氧氨氧化活性（SAA）大于0.32gN/（gVSS·d）.10℃是厌氧氨氧化菌代谢活性的转折点：当温度降至10℃时,SAA 为0.044gN/（gVSS·d）,较33℃时下降91%.当温度恢复至22℃,厌氧氨氧化活性恢复至0.24gN/（gVSS·d）.厌氧氨氧化反应的活化能 Ea 在10~33℃和10~20℃范围内分别为68.4,152.9kJ/mol.在本实验温度（33→15℃）范围内,EPS 含量随着温度降低而升高；在10℃时,EPS 含量显著下降,出水中悬浮物升高,造成部分厌氧氨氧化污泥流失.

胞外聚合物在污水处理过程中的功能及其控制策略

对胞外聚合物(EPS)的形成机理、组成、分类进行了总结,并分析了其组分性质及其对EPS性能的影响。探讨了EPS在生物膜和颗粒污泥形成过程中的作用及对污水处理的影响,论述了影响污水生物处理过程中EPS产生和组成的因素,并对控制EPS产生和组成的方法和措施进行了阐述。

离子交换树脂在污泥处理中的应用及展望

离子交换树脂(IER)因其不溶性以及可循环利用性被广泛用于废水处理,但目前仍缺乏其对污泥应用研究的综述.本文汇总了污泥中常见IER类型(阳离子交换树脂、阴离子交换树脂以及螯合树脂),并介绍了树脂的基本特性以及适用的污泥方向,其中阳离子交换树脂,尤其是强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂,适用范围最广.IER在污泥中的应用归为4类,分别为去除/回收重金属、回收磷、胞外聚合物提取以及调理污泥,并阐述了基本应用机理以及优缺点.针对IER在污泥中应用的不足,提出未来的研究方向,包括改性或开发新型IER去除/回收污泥中的重金属,优化IER直接回收污泥中磷的方法,改进IER调理污泥的方式以及开发新型分离IER与污泥的手段.本文有助于研究人员更好的了解IER在污水厂污泥中的应用现状,优化IER处理污泥的应用方式以及开发应用于污泥处理的新型IER.