胞外聚合物及其对污泥沉降性能的影响

显示全部楼层 · 2021-9-5 19:51:44

胞外聚合物（EPS）是分布于细胞表面的高分子物质，是细胞荚膜和细胞周围粘液物质的主要成分，它能够改变细胞表面的物理-化学特性，比如：荷电性、疏水性及其他特性，有利于微生物细胞凝聚，在形成与稳定生物膜和厌氧颗粒污泥中起重要作用，是微生物聚集体的重要组成部分。研究表明，EPS的组成主要有：多糖、蛋白质、糖蛋白、核酸、磷脂和腐植酸等（芳香蛋白、微溶性微生物副产物、类胡敏酸物质）。大量研究表明，对于污水处理系统中的污泥（絮状和颗粒）来水，其EPS的主要成分就是多糖和蛋白质，其他类物质的含量通常非常低。
碳源的差距造成颗粒污泥的EPS含量也不同：乙酸钠作为碳源的时候EPS的含量最高，其次是葡萄糖和乙醇。
通常情况下，污泥负荷越低，EPS单位含量越高。当污泥的量较低时，污泥负荷偏高，营养物质相对丰富，微生物活性高、代谢旺盛，体系的EPS主要来自微生物对基质分解过程，细胞自身分泌的量不大。随着负荷的降低，底物逐渐匮乏，微生物的生存环境逐渐恶化，此时为了适应条件的标化，细胞要分泌大量的EPS，EPS的相对含量会有所升高。有研究表明，有机负荷变化主要引起EPS中蛋白质的含量标化，多糖的变化相对较弱。同样的结果也在C/N比相对EPS的影响中发现，C/N比的变化对多糖含量几乎没有影响，而蛋白质及EPS总量均随C/N的增大而降低，及随着C/N的升高，污泥EPS中蛋白质含量会降低（沉降比变差）。
EPS中主要组成蛋白质和多糖及糖醛酸，污泥表面性质相关性显著的是EPS蛋白质与多糖及蛋白质与总糖的比值。EPS组成中蛋白质与多糖的比值与污泥表面疏水性成正相关性。【EPS中蛋白质/多糖，数值越高疏水性越强。】随着EPS中蛋白质含量的增加，污泥的疏水性增强，细胞表面的自由能降低。此外，两者比值增加还会使污泥表面负电荷减少，降低细胞间的静电斥力作用，疏水性亲和力增强，进而促进污泥离子键的凝聚。另外随着游离氨（FA）浓度的增加，细胞的疏水性会降低，同时EPS组分中蛋白质/多糖的比值也会随之降低。