胞外聚合物的生成特性及其对污水生物处理的影响_杨义飞

第24卷第6期市政技术Vol.24No.62006年11月MunicipalEngineeringTechnologyNovember，2006文章编号：1009-7767（2006）06-0405-04胞外聚合物的生成特性及其对污水生物处理的影响杨义飞，包常华，周玲玲，代莎莎（山东建筑大学市政与环境工程学院，山东济南250101）摘要：微生物产生的胞外聚合物(EPS)是活性污泥生物絮体的主要组成部分，而且不同基质条件会对其产生不同的影响。在活性污泥中，EPS的存在对生物絮凝、沉降及脱水性能等具有重要的影响，在控制和改善污泥处理过程中起着举足轻重的作用；阐述了EPS对膜污染的贡献，及其对金属离子的络合作用。关键词：胞外聚合物；膜污染；絮凝性能；沉降；脱水中图分类号：X703.1文献标识码：ATheResultantCharacteristicsofExtra-cellularPolymericSubstancesandItsEffectsonSewageTreatmentYANGYi-fei,BAOChang-hua,ZHOULing-ling,DAISha-sha(SchoolofPublicWorksandEnvironmentalEngineering,ShandongArchitecturalUniversity,Jinan250101,China)Abstract:Extra-cellularpolymericsubstances(EPS),whicharesecretedbymicroorganismsduringgrowth,formthemaincomponentofactivatedsludgefloc.ThedifferentsubstrateconditionswillinfluenceontheformationofEPS.Ow-ingtoitsdominanteffectonthebio-flocculation,settlinganddewateringperformancesofactivatedsludge,EPScouldbesomecriticalfactorinsludgehandingprocesses.ThecontributionofEPStomembranefoulingandtheadsorptionsitesforheavymetalionswasalsoreviewedinthispaper.Keywords:Extra-cellularpolymericsubstance(EPS);membranefouling;flocculation;settlement;dewatering在污水生物处理工艺中，微生物产生的胞外聚合物（EPS）是活性污泥工艺的核心—活性污泥絮体的主要组成部分，EPS可以占到活性污泥SS的约15%，占活性污泥中有机部分的50%～60%，而细胞体仅占2%～20%[1]，因而它对活性污泥性质有很大的影响。作为一种新兴工艺，膜生物反应器是在污水生物处理技术上发展起来的，由生物处理系统和膜分离组件组合而成的一种高效的污水处理与资源化工艺。但膜污染问题的存在严重地影响了其推广与应用。最近的研究表明，微生物代谢产物—EPS是膜污染的重要影响因素，因此EPS在污水生物处理中的影响近年来已广泛引起人们的重视。1EPS的组成和性质EPS是在一定环境条件下由微生物主要是细菌分泌于体外的一些高分子聚合物，在细胞外形成保护层，保护细胞免受外部环境的影响，同时，为饥饿环境中的细胞提供碳源和能量。废水生物处理中的EPS除包括细胞分泌的黏液和荚膜外，还包括废水中基质的微生物分解和水解产物、噬菌体以及吸附废水中的一些有机物。EPS组成比较复杂，其中主要为多糖和蛋白质，约占EPS总量的70%～80%；含量较低的腐殖质、核酸、糖醛酸、脂类和氨基酸等也是EPS中常见的物质。Sutherland等人在早期研究中发现纯培养污泥EPS中含量最高的为多糖[2,3]，而Tsuneda等人最近研究表明，在混合物污水处理系统中蛋白质在EPS中占相当数量[4]，相比而言核酸的含量则要小得多。EPS是带负电荷、高含水的凝胶状基质，能较长时间固存微生物，利于形成稳定的互生微生物菌落。EPS由细菌在生长过程中分泌，具有极度多样化的特征，相对分子质量处于几千到几百万范围内，分子结构还带有各种各样的官能团。由于其含有较多的硫酸收稿日期：2006-04-12作者简介：杨义飞（1973-），男，山东济南人，副教授，研究生导师，主要研究方向为环境污染的生物治理与资源化。市政技术第24卷根、磷酸根和羧基等负电官能团而氨基等正电官能团较少，因而几乎所有的活性污泥表面电荷都是负值，其绝对值一般在0.2～0.6meq·g-1ML