污泥停留时间对活性污泥微生物代谢产物的影响_苗楠

污泥停留时间（SRT）是对活性污泥系统进行设计和改造的重要参数，许多主要的咨询公司均采用SRT作为设计参数的指标[1]。李绍峰等研究表明，污泥活性受SRT的影响较大，并且MBR系统SRT增长到17d后污泥活性会下降[2]。活性污泥微生物代谢产物主要包括胞外聚合物（EPS）和溶解性微生物产物（SMP）2种。EPS是在一定环境条件下由微生物分泌于体外的高分子聚合物[3]。EPS可形成预防细胞免遭恶劣环境伤害的保护屏障，以抵抗苛刻的外界环境，并在细胞饥饿期间为细胞提供碳源和能源[4-5]。SMP是微生物在降解污染物的同时通过细胞裂解、细胞膜扩散、合成代谢损失等方式向环境中释放的溶解性物质[6]。EPS会影响活性污泥沉降性、脱水性、对金属离子的吸附性等性状；SMP的螯合性影响着金属元素毒性及其生物有效度[7]。微生物代谢产物会影响活性污泥中优势菌种种类并诱发膜污染等问题。此外，部分SMP组分对硝化反应可以起到抑制的作用[8]。活性污泥培养初期，调节SRT可使污泥能够快速高效增殖，需了解变化的SRT对污泥代谢产物的影响。因此，研究SRT对活性污泥微生物代谢产物的影响具有重要的现实意义。1装置与方法1.1试验装置试验采用间歇进水的序批式反应器（SBR），如图1所示。反应器有效容积为2L，中间为有机玻璃隔板，隔板上端距水面为20cm，下端为20cm的过水孔。隔板两侧分别设置可控温度加热器与曝气器。原水污泥停留时间对活性污泥微生物代谢产物的影响苗楠1，孙宝盛1，周冬冬2（1.天津大学环境科学与工程学院，天津300072；2.天津大学建筑设计研究规划总院，天津300072）摘要：采用序批式反应器，通过改变排泥量控制（SRT）变化，分析变化的SRT对微生物代谢产物的影响趋势。结果表明，单一反应器SRT的连续变化过程中微生物代谢产物的变化没有明显的规律性。EPS含量在总体上与SRT的变化呈反比，但具体变化较为复杂。SRT在10～30d波动时，EPS含量对SRT的下行趋势具有短时的缓冲能力，但SRT在5～40d波动时其缓冲能力被破坏。SRT的变化对EPS中蛋白质组分的影响明显大于多糖组分，蛋白质组分在SRT的变化初期通常有所下降。SMP含量受SRT影响的规律性不强，且在SRT为10～30d变化较为平缓。短泥龄培养条件下，EPS作为碳源和能源被储备时，蛋白质的储备优先于多糖。关键词：污泥停留时间；微生物代谢产物；胞外聚合物；溶解性微生物产物；蛋白质；多糖中图分类号：X703.1文献标识码：A文章编号：1000-3770(2011)10-0037-005收稿日期：2011-01-25基金项目：天津市自然科学基金应用基础及前沿技术（07JCZDJC02100）作者简介：苗楠（1986－），男，硕士研究生，研究方向为水污染控制联系电话：13821035771；E-mail：miaonan_1986@163.com图1试验反应器Fig.1Thereactorsofexperiment第37卷第10期2011年10月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.37No.10Oct.,201137DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2011.10.011通过进水泵供给SBR。空气泵提供系统所需氧气，用空气流量计调节进气量，维持反应器中的DO量与适合的环流速度。进入静沉阶段时，将反应器中隔板、曝气器与可控温度加热器取出后静沉。污泥完全静沉后将上清液排出。1.2试验方法试验进水水质为：TN、氨氮、TP的质量浓度分别为115～122、102～107、5.85～5.92mg·L-1，COD为150～160mg·L-1。在所取的试验用水中投加溶解性葡萄糖，使水中COD提升至450mg·L-1左右，作为试验原水。反应器的运行周期为12h。曝气运行8h后停止运行，在SBR中排若干污泥混合液来调控SRT。取100mL所排污泥混合液进行EPS与SMP的检测。SBR曝气运行停止时，将反应器中隔板、微孔曝气器、可控温度加热器取出静沉，静沉时间4h。静沉结束后，将SBR中上清液排出后补入2L新鲜原水，重新进入8h曝气运行阶段。取适量所排上清液进行常规项分析，出水COD维持在40～60mg·L-1。1.3分析与测定方法常规项目分析方法：105℃干燥减量法测定MLSS含量，30min沉降法测定污泥容积指数（SVI），TOC仪测定法测定TOC含量，蒽酮比色定糖法测定多糖，染料结合比色法测定蛋白质含量，紫外分光光度法测定UV254[9]。EPS含量：取50mL污泥混合液，在4kr·min-1下低速离心5min，弃去上清液，再用蒸馏水补足，使污泥重新悬浮。重复上述操作步骤3次，充分清洗污泥。最后用蒸馏水补足至原体积，在80℃下水浴热提30min，再