胞外蛋白在好氧污泥顆?；^程中的作用研究.pdf

1、好氧顆粒污泥因其具有沉降性能優(yōu)異、運行污染負荷高、抗沖擊能力強等優(yōu)點，正在工業(yè)廢水、城鎮(zhèn)污水處理方面展現(xiàn)巨大的應用潛力。胞外多聚物(EPS)是好氧顆粒污泥的重要組分，在顆粒形成和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定中具有重要作用，但有關(guān)關(guān)鍵組分與作用機制仍不明確。論文結(jié)合光譜分析、PCR-DGGE、雙向電泳(2-DE)等技術(shù)，開展絮體污泥和顆粒污泥EPS組分差異、好氧污泥顆?；陀卸疚锩{迫過程胞外蛋白(PN)演變等研究，并從污泥胞外蛋白角度分析工藝優(yōu)化對顆粒污泥結(jié)

2、構(gòu)穩(wěn)定的影響。獲得以下主要研究結(jié)論:
　　 1、以普通絮體污泥、好氧顆粒污泥和厭氧顆粒污泥為研究對象，比較污泥絮體和顆粒的松散結(jié)合型EPS(loosely bound EPS，LB-EPS)和緊密結(jié)合型EPS(tightly bound EPS，TB-EPS)含量和組分差異。研究發(fā)現(xiàn)，好氧顆粒污泥和厭氧顆粒污泥LB-EPS、TB-EPS中PN含量分別為33.6±9.7和96.8±11.9、27.1±2.8和61.6±4.2mg·

3、g-1VSS，均明顯高于絮體污泥的8.5±1.5和43.1±2.7mg·g-1VSS;三種污泥的胞外多糖(PS)含量則基本在30mg·g-1VSS左右，低于其PN含量。分析污泥表面電荷發(fā)現(xiàn)，其與污泥EPS中的PN含量呈線性相關(guān)，表明PN在顆粒污泥中的重要作用。結(jié)合三維熒光光譜分析(EEM)和聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)研究發(fā)現(xiàn)，絮體污泥PN分子量主要集中在14.3-66.2kDa，而顆粒污泥PN分子量則集中在20.1-97.4

4、kDa，相比而言其大分子PN所占比例較多;其中，顆粒污泥中存在大量芳香類和色氨酸類蛋白物質(zhì)，推測其是維持顆粒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的關(guān)鍵PN組分。
　　 2、以好氧顆粒污泥反應器為平臺，研究了好氧污泥顆?；c有毒物對氯苯胺(4-C(l)A)脅迫下顆粒污泥特性與PN演變。結(jié)果表明，污泥顆粒化過程PN含量由69.4±8.1mg·g-1VSS增至281.5±16.0mg·g-1VSS，其中分子量為44.3-97.2kDa的大分子PN含量增加尤為明顯

5、。在進水4-ClA有機負荷逐步提升至0.36kg·m-3·d-1時，顆粒污泥維持穩(wěn)定，PN含量由213.0±10.26mg·g-1VSS增至390.9±60.5mg·g-1VSS;隨著4-ClA負荷進一步增至0.4kg·m-3·d-1，顆粒污泥逐漸解體，PN含量迅速降至171±12.6mg·g-1VSS。SDS-PAGE和傅里葉紅外光譜(FTIR)分析發(fā)現(xiàn)，大分子PN(44.3-66.4kDa)、3-turnhelix和β-sheet蛋

6、白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)AmideⅠ以及天冬氨酸和酪氨酸芳香族等蛋白類物質(zhì)大量或只存在于穩(wěn)定好氧顆粒污泥中，是顆粒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的關(guān)鍵組分。分析好氧顆粒污泥菌群結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，4-ClA脅迫下的解體顆粒污泥菌群微生物豐度較低，Ornithinicoccus、Kineosphaera limosa、Diaphorobacter等具有抗毒性、產(chǎn)EPS和同步硝化反硝化能力的優(yōu)勢菌群的減少或消失，可能是導致顆粒污泥解體的原因。
　　 3、針對好氧顆粒污泥工藝長

7、期運行易失穩(wěn)的問題，通過水力停留時間(HRT)、污泥沉降時間等主要參數(shù)的聯(lián)合調(diào)控，研究工藝優(yōu)化過程系統(tǒng)性能與PN變化。結(jié)果表明，HRT由17.2h縮短到11.4h后，污泥沉降性能和MLSS均有所提升，但顆?；圆幻黠@。將污泥沉降時間由3min延長至10min，系統(tǒng)4-ClA和COD去除率均達99％以上，污泥濃度維持在6.0g·L-1，顆粒結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定。通過FTIR和2-DE分析發(fā)現(xiàn)，工藝優(yōu)化過程污泥PN含量由159.7±0.1mg·g-