好氧顆粒污泥中細菌藻酸鹽的研究.pdf

1、以一類細菌胞外多糖物質(zhì)一細菌藻酸鹽為研究對象，對好氧顆粒污泥中的細菌藻酸鹽進行了提取和鑒定，采用紫外一可見光譜、紅外和拉曼光譜、核磁共振譜、質(zhì)譜、X衍射、原子力顯微鏡、釕紅染色一掃描電鏡和透射電鏡觀察等先進的現(xiàn)代儀器分析技術(shù)，對好氧顆粒污泥細菌藻酸鹽提取物的分子結(jié)構(gòu)、特征基團、結(jié)晶度、超分子自組裝特性等進行了全方位的剖析，證實細菌藻酸鹽在好氧顆粒污泥中的含量可達到35.1％。它們化學(xué)測定式為C<,6>H<,10>O<,6>Na，是非結(jié)晶

2、的、聚甘露糖醛酸殘基和聚古洛糖醛酸殘基比值為0.85、部分O-乙?；摹⒎肿恿枯^小的藻酸鹽寡糖的混合物，是細菌藻酸鹽裂合酶作用的產(chǎn)物。細菌藻酸鹽提取物在Ca<'2+>離子的誘導(dǎo)下可以發(fā)生分子自組裝，聚集體由無規(guī)分布、粒徑較小的球狀體(平均粒徑50nm)向有序的三維網(wǎng)狀體(平均粒徑>10um)轉(zhuǎn)變。藻酸鹽提取物與Fe<'3+>，Ca<'2+>和Cu<'2+>等金屬離子作用形成凝膠顆粒。它們具有與好氧顆粒污泥相近的比重和沉降速度。藻酸鹽-金

3、屬凝膠構(gòu)成了好氧顆粒污泥的骨架，在很大程度上決定著顆粒的形狀、粒徑、比重和沉降速度。 釕紅染色-掃描電鏡和透射電鏡多糖原位可視化研究表明，細菌藻酸鹽在好氧顆粒污泥中廣泛分布，以凝膠形式存在。它們的分子自組裝特性不僅使污泥表面負電荷量下降、密度增加，粒徑增大，而且顯著提高了污泥的沉降速率，并使顆粒污泥的含水率遠低于活性污泥的含水率，改善了污泥的沉降性能，提高了泥水分離能力。在好氧顆粒污泥中絲狀菌大量增殖的時期，細菌藻酸鹽凝膠核心的

4、存在對抑制絲狀菌膨脹現(xiàn)象的出現(xiàn)起到了重要作用。 在綜合分析細菌藻酸鹽提取物的特性和對顆粒形成的作用的基礎(chǔ)上，提出了好氧顆粒污泥以細菌藻酸鹽為骨架的形成機制，即SBR顆粒污泥反應(yīng)器的周期性貧營養(yǎng)階段誘導(dǎo)細菌藻酸鹽的分泌，產(chǎn)生的細菌藻酸鹽經(jīng)異構(gòu)酶和裂解酶作用后，成為含有一定量聚古洛糖醛酸殘基的寡糖，在反應(yīng)器中Ca<'2+>等金屬離子的誘導(dǎo)下，通過分子自組裝最終形成細菌藻酸鹽-金屬凝膠，使好氧顆粒污泥成為以細菌藻酸鹽-金屬凝膠為骨架的

5、自固定化載體。 微生物學(xué)研究方面，確立了好氧顆粒污泥中定量測定芽孢含量的方法，發(fā)現(xiàn)顆粒污泥干重的33.7％為芽孢。通過定性測定好氧顆粒污泥對不良環(huán)境的耐受力以及環(huán)境條件改善后活性的恢復(fù)與芽孢萌發(fā)的關(guān)系，證明了大量存在的芽孢增強了好氧顆粒污泥耐受低溫、高溫高壓、紫外線的能力，是一種潛在的生命力。利用微生物學(xué)技術(shù)從好氧顆粒污泥中篩選出優(yōu)勢菌種，培育出純培養(yǎng)好氧顆粒污泥。通過種屬鑒定，證明蠟樣芽孢桿菌具有分泌細菌藻酸鹽，并形成好氧顆粒

6、污泥的能力。純培養(yǎng)好氧顆粒污泥具有與SBR反應(yīng)器中形成的好氧顆粒污泥相似的特性：規(guī)則的形狀、密實的結(jié)構(gòu)和良好的沉降性能。表現(xiàn)為SVI 34ml·g<'-1>，沉降速率18-39m·h<'-1>，比重1.037，平均粒徑0.1-1mm，比耗氧速率28.3mgO<,2>·g<'-1>h<'-1>。對純培養(yǎng)顆粒污泥中細菌藻酸鹽的提取和分析不僅首次發(fā)現(xiàn)蠟樣芽孢桿菌可以產(chǎn)生細菌藻酸鹽，而且從微生物學(xué)方面證實了好氧顆粒污泥以細菌藻酸鹽為骨架的機制。