Role and significance of extracellular polymeric substances from granular sludge for simultaneous removal of organic matter and ammonia nitrogen
1
2015
... 胞外聚合物(EPS)是广泛存在于活性污泥絮体、生物膜和颗粒污泥等微生物聚集体细胞外的聚合物,主要由微生物在一定条件下释放的多糖、蛋白质、核酸、腐殖质等高分子物质聚合而成.它不仅能形成一个缓冲层为微生物创造稳定的生存环境,还能在细胞缺乏营养物质时,充当底物供细胞存活〔1〕. ...
活性污泥胞外聚合物的组成与结构特点及环境行为
4
2017
... EPS附着在污泥细胞表面,是微生物应对有毒有害物质的第一道屏障.它主要包括:①细胞分泌的黏液和荚膜;②微生物水解、分泌和代谢产物;③细胞吸附的有机物和无机物等〔2〕.另外,水中的部分小分子有机物也会因EPS的吸附而成为其组分之一.从化学组成上讲,EPS主要由蛋白质(PN)、多糖(PS)、腐殖酸、核酸及脂类等大分子构成,其中前两者占有机物总量的70%~80%左右,后者仅占10%~20%〔3〕. ...
... BEPS包括微生物产生的结合态聚合物以及裂解、水解产物等〔2〕.BEPS通常被认为具有双层结构,内层与细胞表面黏附紧密而稳定,称为紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS);外层结构疏松而分散,是一层没有明显边界的黏液层,称为松散结合型胞外聚合物(LB-EPS)〔13〕.有研究表明,菌体分泌的EPS首先包裹在细胞外表面,然后逐渐向外,填充到个体间隙中.当充满污泥絮体内部空隙时,新分泌出的EPS就会将原来积累的EPS挤到外层,使得外层EPS变得松散.最外层的EPS长期暴露于污水中,表面附着大量有机、无机污染物,最终形成黏液层.因此菌体是先排出TB-EPS,当增加到一定程度后,演变成LB-EPS、SEPS,这样就导致SEPS和LB-EPS含量相对固定〔11〕. ...
... 有研究指出,无论是何种EPS在吸附金属离子时,其吸附顺序都是Cu2+>Pb2+>Ni2+>Cd2+,并发现EPS中的PS起主要作用,吸附机理主要是质子(离子)交换〔2〕.但也有研究认为,PN的作用要大于PS,因为PN中的官能团能与金属进行结合,例如羧基能去除Cu2+〔38〕,氨基、羰基能去除Al3+,Pb2+能与羟基、C—O—C和羧基产生络合作用〔27〕. ...
... 近年来一些研究发现,在生物除磷系统中,有一些磷的去除并不是聚磷菌的除磷结果,活性污泥中的EPS同样也能去除一定数量的磷.李硕等〔27〕在SBR系统的厌氧末端和好氧末端发现,污泥EPS中的TP分别为45.3%和30.2%;韩玮等发现,SBR系统污泥EPS的蓄磷量约为污泥总磷含量的30%左右〔2〕.EPS在生物除磷过程中起到动态储磷库的作用,微生物无论是厌氧释磷还是好氧吸磷,都要经过EPS基质,其在不同阶段会截留储存不同形式不同含量的磷〔41〕.Xiangyu Long等〔42〕发现,EPS的磷含量占污泥磷含量的34%~57%,而TB-EPS是磷的主要储存库,其中的聚磷酸盐发生了厌氧分解和好氧合成,LB-EPS能够中转、滞留正磷酸盐.李硕等〔27〕发现,在低温环境中EPS具有较高的蓄磷能力,5 ℃下EPS中的磷约为10%.这反映出EPS的储磷能力与聚磷菌的代谢特征紧密相关,应综合考虑. ...
Extraction of extracellular polymeric substances(EPS) of sludges
1
2002
... EPS附着在污泥细胞表面,是微生物应对有毒有害物质的第一道屏障.它主要包括:①细胞分泌的黏液和荚膜;②微生物水解、分泌和代谢产物;③细胞吸附的有机物和无机物等〔2〕.另外,水中的部分小分子有机物也会因EPS的吸附而成为其组分之一.从化学组成上讲,EPS主要由蛋白质(PN)、多糖(PS)、腐殖酸、核酸及脂类等大分子构成,其中前两者占有机物总量的70%~80%左右,后者仅占10%~20%〔3〕. ...
有机负荷对污泥胞外聚合物分泌特性及颗粒形成的影响
3
2018
... EPS中的PN和PS既与生物膜及颗粒污泥形成息息相关,也与水处理中污泥的絮凝、沉降、脱水紧密相连,而且还能够抵抗外界有毒有害物质的干扰〔4〕.腐殖酸类物质主要分布在污泥絮体的外部,在内部含量极少.核酸主要来源于细胞死亡裂解后释放的胞内物质,可作为判断EPS提取方法对细胞裂解程度的重要指标,它不仅作为支架为EPS提供结构完整性,还可促进生物膜的形成〔5〕.具有表面活性的脂类能够保护细菌免受周围水分强烈的表面张力,促进细菌在固体表面的生长〔6〕. ...
... 多种污水类型及EPS提取方法中PN、PS的含量变化
污水种类 | EPS提取方法 | PN、PS含量及变化 | 原因分析 | 参考文献 |
人工合成废水(葡萄糖)〔m(C):m(N):m(P)=100:10:1〕 | 离心法 | 初始m(PN)/m(PS)=1.27随着Ni2+增加,比值也增加 | PN中羟基、巯基能吸附Ni2+保护细胞免受伤害 | 〔7〕 |
人工合成废水(葡萄糖和乙酸钠) | 离心法 | 颗粒形成期:PN增量> PS增量 | PN会提高颗粒污泥的疏水性,在颗粒污泥形成中起主要作用 | 〔8〕 |
颗粒成熟期:PS增量> PN增量 | PS有助于絮凝吸附,能很好地维持颗粒结构 |
AAO工艺污水处理厂污水 | 阳离子交换树脂法 | PN:6.17~43.18 mg/gVSS,PS:0.97~6.76 mg/gVSS | 城市污水中有机氮及复杂有机物的含量较高,导致污水厂活性污泥EPS中的PN含量高于PS | 〔9〕 |
人工合成废水(葡萄糖) | 阳离子交换树脂法 | EMPS(菌胶团外的EPS):m(PN)/m(PS)=2.2;ECPS(菌胶团内的EPS):m(PN)/m(PS)=2.9 | 菌胶团内部含有较高的PN充当着结构蛋白,形成三维网络缠绕更多物质,利于菌胶团紧密结构形成 | 〔10〕 |
人工合成废水(葡萄糖)〔m(C):m(N):m(P)=100:5:1〕 | 加热法 | m(PN)/m(PS)=4.37,小于AAO污水厂的4.76 | 培养污泥DO和pH均较高于污水厂污泥,PS产量增加,PN含量不变 | 〔11〕 |
人工合成废水(乙酸钠和丙酸钠) | 超声加热法 | m(PN)/m(PS):初始,4.2;颗粒形成期,12.4;成熟期,9.86 | PN含量增加较多利于颗粒的形成,后期PS增量较多利于维持颗粒稳定 | 〔4〕 |
1.2 EPS分类根据EPS在细胞外分布位置的不同,可将其划分为溶解态EPS(SEPS)和结合态EPS(BEPS).SEPS在溶液中处于游离状态,主要包括微生物沥出物、附着在其表面的水解产物以及细胞裂解产生的有机物〔12〕. ...
... Rui Xiao等〔39〕发现,藻类产生的EPS能将细胞和其他物质聚集成较大的絮凝物,从而增大了藻类的粒径和沉降速度.这可能是由于EPS中有较多疏水性的PN,提高了与悬浮颗粒的黏附和聚集能力.有研究表明,将EPS中的PS提取出来后,对污泥的絮凝基本没有影响;但是将EPS中的PN提取后,污泥絮凝性能降低30%左右〔40〕.陆佳等〔4〕也发现,微生物的絮凝能力随EPS中PN含量的增加而提高,在颗粒污泥形成过程中,m(PN)/m(PS)可由4.2升高至12.4.但EPS对絮凝也会造成一定负面影响.过量的LB-EPS由于其含水率高、密度小、流动性大,会降低细胞附着能力,并削弱微生物的聚集体结构,导致生物絮凝效果差,细胞侵蚀加剧,并减缓泥水分离〔43〕.有研究者建议将EPS与无机絮凝剂联用以强化对污染物的去除,但是生物絮凝剂制备过程繁琐,生产费用高,应用受到限制〔36〕. ...
Composition of EPS fractions from suspended sludge and biofilm and their roles in microbial cell aggregation
2
2014
... EPS中的PN和PS既与生物膜及颗粒污泥形成息息相关,也与水处理中污泥的絮凝、沉降、脱水紧密相连,而且还能够抵抗外界有毒有害物质的干扰〔4〕.腐殖酸类物质主要分布在污泥絮体的外部,在内部含量极少.核酸主要来源于细胞死亡裂解后释放的胞内物质,可作为判断EPS提取方法对细胞裂解程度的重要指标,它不仅作为支架为EPS提供结构完整性,还可促进生物膜的形成〔5〕.具有表面活性的脂类能够保护细菌免受周围水分强烈的表面张力,促进细菌在固体表面的生长〔6〕. ...
... EPS含量的增加不利于污泥脱水性能的提高.一方面是由于大分子的EPS促进了细菌的亲水性,会增加污泥絮体内部间隙水的含量〔5〕;另一方面是由于EPS分布在细胞周围,阻碍细胞之间的接触,从而形成密实的凝胶,阻止结合水从凝胶的微孔挤出,使污泥脱水性能变差〔10〕. ...
Exploiting extracellular polymeric substances(EPS) controlling strategies for performance enhancement of biological wastewater treatments:An overview
3
2017
... EPS中的PN和PS既与生物膜及颗粒污泥形成息息相关,也与水处理中污泥的絮凝、沉降、脱水紧密相连,而且还能够抵抗外界有毒有害物质的干扰〔4〕.腐殖酸类物质主要分布在污泥絮体的外部,在内部含量极少.核酸主要来源于细胞死亡裂解后释放的胞内物质,可作为判断EPS提取方法对细胞裂解程度的重要指标,它不仅作为支架为EPS提供结构完整性,还可促进生物膜的形成〔5〕.具有表面活性的脂类能够保护细菌免受周围水分强烈的表面张力,促进细菌在固体表面的生长〔6〕. ...
... 群体感应(QS)是一种细胞间通讯过程,细菌可以分泌和感应信号分子,然后根据群体密度调节基因表达〔6〕.影响EPS产生的主要信号分子有:AI-2(自诱导物)、AHLs(酰基高丝氨酸内酯)、DSF(可扩散信号因子)等〔14〕. ...
... 颗粒污泥的主要构成元素为微生物,EPS在其形成过程中起到黏合剂的作用.EPS通过离子架桥和疏水作用与聚合物黏结,可促进并增强颗粒的形成,在很大程度上决定了污泥的性质,并影响活性污泥系统的性能〔6, 27〕.据报道,好氧颗粒污泥的形成首先是由PN形成内核,然后PS(主要是β-多糖)通过架桥作用形成交叉网状结构包裹着蛋白质、α-多糖、类脂、细胞与颗粒表面缠绕的丝状菌嵌合形成颗粒污泥〔32-33〕.研究发现,在颗粒污泥形成阶段PN增量较大,而在成熟阶段PS的增量变大〔8, 10〕.这可能是因为PN中带正电官能团的氨基酸降低了污泥表面的电负性,进而增加了细胞表面的疏水性,更利于污泥间相互接近、聚集形成稳定的颗粒结构〔34〕.而PS作为颗粒污泥的黏结剂在污泥成熟期对于维持稳定结构具有重要作用.另外,EPS在颗粒污泥中的空间分布主要取决于微生物聚集体的类型与来源.对于厌氧颗粒污泥,大部分EPS分布于外层,而好氧颗粒污泥内层的EPS含量约为外层的4倍.由于好氧微生物能量需求较高,而大部分的外层EPS可生物利用性差,因此在底物不足时微生物会消耗含量较高的内层EPS,这样还会形成外密内松的差异性结构,对于维持颗粒污泥的稳定结构也具有重要意义〔35〕. ...
Ni2+对生物膜活性及胞外聚合物的短期影响
5
2018
... 多种污水类型及EPS提取方法中PN、PS的含量变化
污水种类 | EPS提取方法 | PN、PS含量及变化 | 原因分析 | 参考文献 |
人工合成废水(葡萄糖)〔m(C):m(N):m(P)=100:10:1〕 | 离心法 | 初始m(PN)/m(PS)=1.27随着Ni2+增加,比值也增加 | PN中羟基、巯基能吸附Ni2+保护细胞免受伤害 | 〔7〕 |
人工合成废水(葡萄糖和乙酸钠) | 离心法 | 颗粒形成期:PN增量> PS增量 | PN会提高颗粒污泥的疏水性,在颗粒污泥形成中起主要作用 | 〔8〕 |
颗粒成熟期:PS增量> PN增量 | PS有助于絮凝吸附,能很好地维持颗粒结构 |
AAO工艺污水处理厂污水 | 阳离子交换树脂法 | PN:6.17~43.18 mg/gVSS,PS:0.97~6.76 mg/gVSS | 城市污水中有机氮及复杂有机物的含量较高,导致污水厂活性污泥EPS中的PN含量高于PS | 〔9〕 |
人工合成废水(葡萄糖) | 阳离子交换树脂法 | EMPS(菌胶团外的EPS):m(PN)/m(PS)=2.2;ECPS(菌胶团内的EPS):m(PN)/m(PS)=2.9 | 菌胶团内部含有较高的PN充当着结构蛋白,形成三维网络缠绕更多物质,利于菌胶团紧密结构形成 | 〔10〕 |
人工合成废水(葡萄糖)〔m(C):m(N):m(P)=100:5:1〕 | 加热法 | m(PN)/m(PS)=4.37,小于AAO污水厂的4.76 | 培养污泥DO和pH均较高于污水厂污泥,PS产量增加,PN含量不变 | 〔11〕 |
人工合成废水(乙酸钠和丙酸钠) | 超声加热法 | m(PN)/m(PS):初始,4.2;颗粒形成期,12.4;成熟期,9.86 | PN含量增加较多利于颗粒的形成,后期PS增量较多利于维持颗粒稳定 | 〔4〕 |
1.2 EPS分类根据EPS在细胞外分布位置的不同,可将其划分为溶解态EPS(SEPS)和结合态EPS(BEPS).SEPS在溶液中处于游离状态,主要包括微生物沥出物、附着在其表面的水解产物以及细胞裂解产生的有机物〔12〕. ...
... 各种金属离子的去除机理
金属离子 | 去除机理 | 参考文献 |
Ca2+、Zn2+、Ni2+、Mn2+、Co2+、Hg2+、Fe2+ | 与EPS中官能团(羰基、氨基、羧基)进行配位络合 | 〔7〕 |
Cd2+ | 离子交换、静电吸附 | 〔7〕 |
Pb2+ | 络合(羰基、羧基、氨基、磷酸基)、离子交换、静电吸附 | 〔38〕 |
Cu2+ | 络合(羧基、氨基、羰基)、离子交换、静电吸附、沉积 | 〔7, 38〕 |
有研究指出,无论是何种EPS在吸附金属离子时,其吸附顺序都是Cu2+>Pb2+>Ni2+>Cd2+,并发现EPS中的PS起主要作用,吸附机理主要是质子(离子)交换〔2〕.但也有研究认为,PN的作用要大于PS,因为PN中的官能团能与金属进行结合,例如羧基能去除Cu2+〔38〕,氨基、羰基能去除Al3+,Pb2+能与羟基、C—O—C和羧基产生络合作用〔27〕. ...
... 〔
7〕
Pb2+ | 络合(羰基、羧基、氨基、磷酸基)、离子交换、静电吸附 | 〔38〕 |
Cu2+ | 络合(羧基、氨基、羰基)、离子交换、静电吸附、沉积 | 〔7, 38〕 |
有研究指出,无论是何种EPS在吸附金属离子时,其吸附顺序都是Cu2+>Pb2+>Ni2+>Cd2+,并发现EPS中的PS起主要作用,吸附机理主要是质子(离子)交换〔2〕.但也有研究认为,PN的作用要大于PS,因为PN中的官能团能与金属进行结合,例如羧基能去除Cu2+〔38〕,氨基、羰基能去除Al3+,Pb2+能与羟基、C—O—C和羧基产生络合作用〔27〕. ...
... 〔
7,
38〕
有研究指出,无论是何种EPS在吸附金属离子时,其吸附顺序都是Cu2+>Pb2+>Ni2+>Cd2+,并发现EPS中的PS起主要作用,吸附机理主要是质子(离子)交换〔2〕.但也有研究认为,PN的作用要大于PS,因为PN中的官能团能与金属进行结合,例如羧基能去除Cu2+〔38〕,氨基、羰基能去除Al3+,Pb2+能与羟基、C—O—C和羧基产生络合作用〔27〕. ...
... 金属离子对EPS的产生也有一定的影响.当污水中Cd2+<0.5 mg/L时,可促进藻类产生EPS,其中的PN和PS与Cd2+的再相互作用会增强污水中NH4+-N和PO43-的去除〔39〕.当污水中的Ni2+从1 mg/L增至50 mg/L时,EPS的分泌量有较大提升,其中TB-EPS增加较大,PN的增加也远大于其他成分〔7〕.将Cr6+和CeO2分别加入到污水中,TB-EPS增量均大于LB-EPS增量〔40〕.EPS能够抵御金属离子对细胞的损害,且TB-EPS和PN起着重要作用. ...
进水负荷交替变化对好氧污泥颗粒化的促进
3
2018
... 多种污水类型及EPS提取方法中PN、PS的含量变化
污水种类 | EPS提取方法 | PN、PS含量及变化 | 原因分析 | 参考文献 |
人工合成废水(葡萄糖)〔m(C):m(N):m(P)=100:10:1〕 | 离心法 | 初始m(PN)/m(PS)=1.27随着Ni2+增加,比值也增加 | PN中羟基、巯基能吸附Ni2+保护细胞免受伤害 | 〔7〕 |
人工合成废水(葡萄糖和乙酸钠) | 离心法 | 颗粒形成期:PN增量> PS增量 | PN会提高颗粒污泥的疏水性,在颗粒污泥形成中起主要作用 | 〔8〕 |
颗粒成熟期:PS增量> PN增量 | PS有助于絮凝吸附,能很好地维持颗粒结构 |
AAO工艺污水处理厂污水 | 阳离子交换树脂法 | PN:6.17~43.18 mg/gVSS,PS:0.97~6.76 mg/gVSS | 城市污水中有机氮及复杂有机物的含量较高,导致污水厂活性污泥EPS中的PN含量高于PS | 〔9〕 |
人工合成废水(葡萄糖) | 阳离子交换树脂法 | EMPS(菌胶团外的EPS):m(PN)/m(PS)=2.2;ECPS(菌胶团内的EPS):m(PN)/m(PS)=2.9 | 菌胶团内部含有较高的PN充当着结构蛋白,形成三维网络缠绕更多物质,利于菌胶团紧密结构形成 | 〔10〕 |
人工合成废水(葡萄糖)〔m(C):m(N):m(P)=100:5:1〕 | 加热法 | m(PN)/m(PS)=4.37,小于AAO污水厂的4.76 | 培养污泥DO和pH均较高于污水厂污泥,PS产量增加,PN含量不变 | 〔11〕 |
人工合成废水(乙酸钠和丙酸钠) | 超声加热法 | m(PN)/m(PS):初始,4.2;颗粒形成期,12.4;成熟期,9.86 | PN含量增加较多利于颗粒的形成,后期PS增量较多利于维持颗粒稳定 | 〔4〕 |
1.2 EPS分类根据EPS在细胞外分布位置的不同,可将其划分为溶解态EPS(SEPS)和结合态EPS(BEPS).SEPS在溶液中处于游离状态,主要包括微生物沥出物、附着在其表面的水解产物以及细胞裂解产生的有机物〔12〕. ...
... 有机负荷的变化也会影响EPS的产生.研究发现,进水负荷的变化会加强系统的贫富机制,促使细胞分泌较多的EPS,对絮状污泥凝聚起到黏附作用,并加快颗粒污泥的形成〔8〕.K. Fish等〔18〕指出,低变负荷可降低细菌多样性,但能促进细胞EPS的产量;而高变负荷虽然生物量和细菌多样性变大,但细胞产生的EPS较少.王璐〔19〕采用不同的碳氮比培养污泥,发现碳氮比越低,EPS总量越高,其中PN增量大于PS增量. ...
... 颗粒污泥的主要构成元素为微生物,EPS在其形成过程中起到黏合剂的作用.EPS通过离子架桥和疏水作用与聚合物黏结,可促进并增强颗粒的形成,在很大程度上决定了污泥的性质,并影响活性污泥系统的性能〔6, 27〕.据报道,好氧颗粒污泥的形成首先是由PN形成内核,然后PS(主要是β-多糖)通过架桥作用形成交叉网状结构包裹着蛋白质、α-多糖、类脂、细胞与颗粒表面缠绕的丝状菌嵌合形成颗粒污泥〔32-33〕.研究发现,在颗粒污泥形成阶段PN增量较大,而在成熟阶段PS的增量变大〔8, 10〕.这可能是因为PN中带正电官能团的氨基酸降低了污泥表面的电负性,进而增加了细胞表面的疏水性,更利于污泥间相互接近、聚集形成稳定的颗粒结构〔34〕.而PS作为颗粒污泥的黏结剂在污泥成熟期对于维持稳定结构具有重要作用.另外,EPS在颗粒污泥中的空间分布主要取决于微生物聚集体的类型与来源.对于厌氧颗粒污泥,大部分EPS分布于外层,而好氧颗粒污泥内层的EPS含量约为外层的4倍.由于好氧微生物能量需求较高,而大部分的外层EPS可生物利用性差,因此在底物不足时微生物会消耗含量较高的内层EPS,这样还会形成外密内松的差异性结构,对于维持颗粒污泥的稳定结构也具有重要意义〔35〕. ...
城市污水厂活性污泥中胞外聚合物与工艺运行及污泥沉降性能的相关性分析
2
2017
... 多种污水类型及EPS提取方法中PN、PS的含量变化
污水种类 | EPS提取方法 | PN、PS含量及变化 | 原因分析 | 参考文献 |
人工合成废水(葡萄糖)〔m(C):m(N):m(P)=100:10:1〕 | 离心法 | 初始m(PN)/m(PS)=1.27随着Ni2+增加,比值也增加 | PN中羟基、巯基能吸附Ni2+保护细胞免受伤害 | 〔7〕 |
人工合成废水(葡萄糖和乙酸钠) | 离心法 | 颗粒形成期:PN增量> PS增量 | PN会提高颗粒污泥的疏水性,在颗粒污泥形成中起主要作用 | 〔8〕 |
颗粒成熟期:PS增量> PN增量 | PS有助于絮凝吸附,能很好地维持颗粒结构 |
AAO工艺污水处理厂污水 | 阳离子交换树脂法 | PN:6.17~43.18 mg/gVSS,PS:0.97~6.76 mg/gVSS | 城市污水中有机氮及复杂有机物的含量较高,导致污水厂活性污泥EPS中的PN含量高于PS | 〔9〕 |
人工合成废水(葡萄糖) | 阳离子交换树脂法 | EMPS(菌胶团外的EPS):m(PN)/m(PS)=2.2;ECPS(菌胶团内的EPS):m(PN)/m(PS)=2.9 | 菌胶团内部含有较高的PN充当着结构蛋白,形成三维网络缠绕更多物质,利于菌胶团紧密结构形成 | 〔10〕 |
人工合成废水(葡萄糖)〔m(C):m(N):m(P)=100:5:1〕 | 加热法 | m(PN)/m(PS)=4.37,小于AAO污水厂的4.76 | 培养污泥DO和pH均较高于污水厂污泥,PS产量增加,PN含量不变 | 〔11〕 |
人工合成废水(乙酸钠和丙酸钠) | 超声加热法 | m(PN)/m(PS):初始,4.2;颗粒形成期,12.4;成熟期,9.86 | PN含量增加较多利于颗粒的形成,后期PS增量较多利于维持颗粒稳定 | 〔4〕 |
1.2 EPS分类根据EPS在细胞外分布位置的不同,可将其划分为溶解态EPS(SEPS)和结合态EPS(BEPS).SEPS在溶液中处于游离状态,主要包括微生物沥出物、附着在其表面的水解产物以及细胞裂解产生的有机物〔12〕. ...
... EPS各组分均对污泥沉降性能影响较大.PN分子质量越大,其阳离子结合位点越多,污泥结构越紧密,利于沉降.而EPS中PS含量较多时,会使沉降性能恶化,因为其中葡聚糖含量较多且带有负电,使絮体间的斥力增大,导致污泥解体〔27〕.当微生物的同化作用降低时,活性污泥絮体中的细胞死亡或自溶,导致核酸和腐殖酸含量增加,进而也会导致污泥沉降性能变差〔9〕. ...
3
... 多种污水类型及EPS提取方法中PN、PS的含量变化
污水种类 | EPS提取方法 | PN、PS含量及变化 | 原因分析 | 参考文献 |
人工合成废水(葡萄糖)〔m(C):m(N):m(P)=100:10:1〕 | 离心法 | 初始m(PN)/m(PS)=1.27随着Ni2+增加,比值也增加 | PN中羟基、巯基能吸附Ni2+保护细胞免受伤害 | 〔7〕 |
人工合成废水(葡萄糖和乙酸钠) | 离心法 | 颗粒形成期:PN增量> PS增量 | PN会提高颗粒污泥的疏水性,在颗粒污泥形成中起主要作用 | 〔8〕 |
颗粒成熟期:PS增量> PN增量 | PS有助于絮凝吸附,能很好地维持颗粒结构 |
AAO工艺污水处理厂污水 | 阳离子交换树脂法 | PN:6.17~43.18 mg/gVSS,PS:0.97~6.76 mg/gVSS | 城市污水中有机氮及复杂有机物的含量较高,导致污水厂活性污泥EPS中的PN含量高于PS | 〔9〕 |
人工合成废水(葡萄糖) | 阳离子交换树脂法 | EMPS(菌胶团外的EPS):m(PN)/m(PS)=2.2;ECPS(菌胶团内的EPS):m(PN)/m(PS)=2.9 | 菌胶团内部含有较高的PN充当着结构蛋白,形成三维网络缠绕更多物质,利于菌胶团紧密结构形成 | 〔10〕 |
人工合成废水(葡萄糖)〔m(C):m(N):m(P)=100:5:1〕 | 加热法 | m(PN)/m(PS)=4.37,小于AAO污水厂的4.76 | 培养污泥DO和pH均较高于污水厂污泥,PS产量增加,PN含量不变 | 〔11〕 |
人工合成废水(乙酸钠和丙酸钠) | 超声加热法 | m(PN)/m(PS):初始,4.2;颗粒形成期,12.4;成熟期,9.86 | PN含量增加较多利于颗粒的形成,后期PS增量较多利于维持颗粒稳定 | 〔4〕 |
1.2 EPS分类根据EPS在细胞外分布位置的不同,可将其划分为溶解态EPS(SEPS)和结合态EPS(BEPS).SEPS在溶液中处于游离状态,主要包括微生物沥出物、附着在其表面的水解产物以及细胞裂解产生的有机物〔12〕. ...
... 颗粒污泥的主要构成元素为微生物,EPS在其形成过程中起到黏合剂的作用.EPS通过离子架桥和疏水作用与聚合物黏结,可促进并增强颗粒的形成,在很大程度上决定了污泥的性质,并影响活性污泥系统的性能〔6, 27〕.据报道,好氧颗粒污泥的形成首先是由PN形成内核,然后PS(主要是β-多糖)通过架桥作用形成交叉网状结构包裹着蛋白质、α-多糖、类脂、细胞与颗粒表面缠绕的丝状菌嵌合形成颗粒污泥〔32-33〕.研究发现,在颗粒污泥形成阶段PN增量较大,而在成熟阶段PS的增量变大〔8, 10〕.这可能是因为PN中带正电官能团的氨基酸降低了污泥表面的电负性,进而增加了细胞表面的疏水性,更利于污泥间相互接近、聚集形成稳定的颗粒结构〔34〕.而PS作为颗粒污泥的黏结剂在污泥成熟期对于维持稳定结构具有重要作用.另外,EPS在颗粒污泥中的空间分布主要取决于微生物聚集体的类型与来源.对于厌氧颗粒污泥,大部分EPS分布于外层,而好氧颗粒污泥内层的EPS含量约为外层的4倍.由于好氧微生物能量需求较高,而大部分的外层EPS可生物利用性差,因此在底物不足时微生物会消耗含量较高的内层EPS,这样还会形成外密内松的差异性结构,对于维持颗粒污泥的稳定结构也具有重要意义〔35〕. ...
... EPS含量的增加不利于污泥脱水性能的提高.一方面是由于大分子的EPS促进了细菌的亲水性,会增加污泥絮体内部间隙水的含量〔5〕;另一方面是由于EPS分布在细胞周围,阻碍细胞之间的接触,从而形成密实的凝胶,阻止结合水从凝胶的微孔挤出,使污泥脱水性能变差〔10〕. ...
胞外聚合物对活性污泥吸附生活污水碳源的影响
2
2016
... 多种污水类型及EPS提取方法中PN、PS的含量变化
污水种类 | EPS提取方法 | PN、PS含量及变化 | 原因分析 | 参考文献 |
人工合成废水(葡萄糖)〔m(C):m(N):m(P)=100:10:1〕 | 离心法 | 初始m(PN)/m(PS)=1.27随着Ni2+增加,比值也增加 | PN中羟基、巯基能吸附Ni2+保护细胞免受伤害 | 〔7〕 |
人工合成废水(葡萄糖和乙酸钠) | 离心法 | 颗粒形成期:PN增量> PS增量 | PN会提高颗粒污泥的疏水性,在颗粒污泥形成中起主要作用 | 〔8〕 |
颗粒成熟期:PS增量> PN增量 | PS有助于絮凝吸附,能很好地维持颗粒结构 |
AAO工艺污水处理厂污水 | 阳离子交换树脂法 | PN:6.17~43.18 mg/gVSS,PS:0.97~6.76 mg/gVSS | 城市污水中有机氮及复杂有机物的含量较高,导致污水厂活性污泥EPS中的PN含量高于PS | 〔9〕 |
人工合成废水(葡萄糖) | 阳离子交换树脂法 | EMPS(菌胶团外的EPS):m(PN)/m(PS)=2.2;ECPS(菌胶团内的EPS):m(PN)/m(PS)=2.9 | 菌胶团内部含有较高的PN充当着结构蛋白,形成三维网络缠绕更多物质,利于菌胶团紧密结构形成 | 〔10〕 |
人工合成废水(葡萄糖)〔m(C):m(N):m(P)=100:5:1〕 | 加热法 | m(PN)/m(PS)=4.37,小于AAO污水厂的4.76 | 培养污泥DO和pH均较高于污水厂污泥,PS产量增加,PN含量不变 | 〔11〕 |
人工合成废水(乙酸钠和丙酸钠) | 超声加热法 | m(PN)/m(PS):初始,4.2;颗粒形成期,12.4;成熟期,9.86 | PN含量增加较多利于颗粒的形成,后期PS增量较多利于维持颗粒稳定 | 〔4〕 |
1.2 EPS分类根据EPS在细胞外分布位置的不同,可将其划分为溶解态EPS(SEPS)和结合态EPS(BEPS).SEPS在溶液中处于游离状态,主要包括微生物沥出物、附着在其表面的水解产物以及细胞裂解产生的有机物〔12〕. ...
... BEPS包括微生物产生的结合态聚合物以及裂解、水解产物等〔2〕.BEPS通常被认为具有双层结构,内层与细胞表面黏附紧密而稳定,称为紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS);外层结构疏松而分散,是一层没有明显边界的黏液层,称为松散结合型胞外聚合物(LB-EPS)〔13〕.有研究表明,菌体分泌的EPS首先包裹在细胞外表面,然后逐渐向外,填充到个体间隙中.当充满污泥絮体内部空隙时,新分泌出的EPS就会将原来积累的EPS挤到外层,使得外层EPS变得松散.最外层的EPS长期暴露于污水中,表面附着大量有机、无机污染物,最终形成黏液层.因此菌体是先排出TB-EPS,当增加到一定程度后,演变成LB-EPS、SEPS,这样就导致SEPS和LB-EPS含量相对固定〔11〕. ...
Biosorption properties of extracellular polymeric substances(EPS) resulting from activated sludge according to their type:Soluble or bound
1
2005
... 根据EPS在细胞外分布位置的不同,可将其划分为溶解态EPS(SEPS)和结合态EPS(BEPS).SEPS在溶液中处于游离状态,主要包括微生物沥出物、附着在其表面的水解产物以及细胞裂解产生的有机物〔12〕. ...
Variations in extracellular polymeric substances(EPS) during adaptation of activated sludges to new feeding conditions
1
2015
... BEPS包括微生物产生的结合态聚合物以及裂解、水解产物等〔2〕.BEPS通常被认为具有双层结构,内层与细胞表面黏附紧密而稳定,称为紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS);外层结构疏松而分散,是一层没有明显边界的黏液层,称为松散结合型胞外聚合物(LB-EPS)〔13〕.有研究表明,菌体分泌的EPS首先包裹在细胞外表面,然后逐渐向外,填充到个体间隙中.当充满污泥絮体内部空隙时,新分泌出的EPS就会将原来积累的EPS挤到外层,使得外层EPS变得松散.最外层的EPS长期暴露于污水中,表面附着大量有机、无机污染物,最终形成黏液层.因此菌体是先排出TB-EPS,当增加到一定程度后,演变成LB-EPS、SEPS,这样就导致SEPS和LB-EPS含量相对固定〔11〕. ...
2
... 群体感应(QS)是一种细胞间通讯过程,细菌可以分泌和感应信号分子,然后根据群体密度调节基因表达〔6〕.影响EPS产生的主要信号分子有:AI-2(自诱导物)、AHLs(酰基高丝氨酸内酯)、DSF(可扩散信号因子)等〔14〕. ...
... AHLs可以通过调节EPS的合成来促进好氧污泥颗粒化过程,而且与颗粒大小正相关,其中C4-HSL有助于促进厌氧颗粒污泥外层EPS的分泌,主要增加PN含量,且促进作用大小与其浓度成正比,但对内层EPS作用不显著.C8-HSL和C10-HSL能显著促进颗粒污泥PS或PN的产生〔15〕.张晶等〔16〕指出,外加C8-HSL能够控制BEPS中PN的过量释放,从而使颗粒污泥沉降性能更佳.AI-2有助于促进厌氧颗粒污泥外层的合成,且仅对颗粒污泥外层的PS合成有促进作用.DSF对厌氧颗粒污泥的作用主要体现在抑制外层EPS中PN的合成,同时对外层EPS中PS和内层EPS中PN的合成有部分抑制作用,并随颗粒污泥含量的下降而降低〔14〕. ...
The diversity, distribution and function of N-acyl-homoserine lactone(AHL) in industrial anaerobic granular sludge
1
2017
... AHLs可以通过调节EPS的合成来促进好氧污泥颗粒化过程,而且与颗粒大小正相关,其中C4-HSL有助于促进厌氧颗粒污泥外层EPS的分泌,主要增加PN含量,且促进作用大小与其浓度成正比,但对内层EPS作用不显著.C8-HSL和C10-HSL能显著促进颗粒污泥PS或PN的产生〔15〕.张晶等〔16〕指出,外加C8-HSL能够控制BEPS中PN的过量释放,从而使颗粒污泥沉降性能更佳.AI-2有助于促进厌氧颗粒污泥外层的合成,且仅对颗粒污泥外层的PS合成有促进作用.DSF对厌氧颗粒污泥的作用主要体现在抑制外层EPS中PN的合成,同时对外层EPS中PS和内层EPS中PN的合成有部分抑制作用,并随颗粒污泥含量的下降而降低〔14〕. ...
信号分子对高负荷UASB中ANAMMOX颗粒特性的影响
1
2018
... AHLs可以通过调节EPS的合成来促进好氧污泥颗粒化过程,而且与颗粒大小正相关,其中C4-HSL有助于促进厌氧颗粒污泥外层EPS的分泌,主要增加PN含量,且促进作用大小与其浓度成正比,但对内层EPS作用不显著.C8-HSL和C10-HSL能显著促进颗粒污泥PS或PN的产生〔15〕.张晶等〔16〕指出,外加C8-HSL能够控制BEPS中PN的过量释放,从而使颗粒污泥沉降性能更佳.AI-2有助于促进厌氧颗粒污泥外层的合成,且仅对颗粒污泥外层的PS合成有促进作用.DSF对厌氧颗粒污泥的作用主要体现在抑制外层EPS中PN的合成,同时对外层EPS中PS和内层EPS中PN的合成有部分抑制作用,并随颗粒污泥含量的下降而降低〔14〕. ...
Influence of loosely bound extracellular polymeric substances(EPS) on the flocculation, sedimentation and dewaterability of activated sludge
1
2007
... EPS的产量与微生物生长和底物消耗有关.当底物与微生物比率在一定范围内增加时,EPS产量也会增加.而且底物类型也会影响EPS的产量.有研究发现,当用葡萄糖替代蛋白胨或乙酸盐培养活性污泥时,EPS产量明显增多〔17〕.这可能是因为葡萄糖是最普遍的单糖,分子结构简单,可以被细菌迅速利用吸收,并在一个运行周期内合成较多的PS,导致EPS的大量产生与累积. ...
Biofilm structures(EPS and bacterial communities) in drinking water distribution systems are conditioned by hydraulics and influence discolouration
1
2017
... 有机负荷的变化也会影响EPS的产生.研究发现,进水负荷的变化会加强系统的贫富机制,促使细胞分泌较多的EPS,对絮状污泥凝聚起到黏附作用,并加快颗粒污泥的形成〔8〕.K. Fish等〔18〕指出,低变负荷可降低细菌多样性,但能促进细胞EPS的产量;而高变负荷虽然生物量和细菌多样性变大,但细胞产生的EPS较少.王璐〔19〕采用不同的碳氮比培养污泥,发现碳氮比越低,EPS总量越高,其中PN增量大于PS增量. ...
1
... 有机负荷的变化也会影响EPS的产生.研究发现,进水负荷的变化会加强系统的贫富机制,促使细胞分泌较多的EPS,对絮状污泥凝聚起到黏附作用,并加快颗粒污泥的形成〔8〕.K. Fish等〔18〕指出,低变负荷可降低细菌多样性,但能促进细胞EPS的产量;而高变负荷虽然生物量和细菌多样性变大,但细胞产生的EPS较少.王璐〔19〕采用不同的碳氮比培养污泥,发现碳氮比越低,EPS总量越高,其中PN增量大于PS增量. ...
Effect of fluctuating hydraulic retention time(HRT) on denitrification in the UASB reactors
1
2018
... 研究表明,水力停留时间(HRT)的改变只会影响EPS成分的变化,但是总量几乎没有差别.当缩短HRT时,微生物会分泌较多的具有疏水性的PN以维持污泥的稳定;当延长HRT时,由于水力剪切力减小和底物的缺乏,微生物会消耗PN维持自身的存活〔20〕.Liangliang Wei等〔21〕也发现,当HRT降低时,SEPS中的PN含量下降,HRT恢复时其又会有所上升. ...
Effect of hydraulic retention time on deterioration/restarting of sludge anaerobic digestion:Extracellular polymeric substances and microbial response
1
2017
... 研究表明,水力停留时间(HRT)的改变只会影响EPS成分的变化,但是总量几乎没有差别.当缩短HRT时,微生物会分泌较多的具有疏水性的PN以维持污泥的稳定;当延长HRT时,由于水力剪切力减小和底物的缺乏,微生物会消耗PN维持自身的存活〔20〕.Liangliang Wei等〔21〕也发现,当HRT降低时,SEPS中的PN含量下降,HRT恢复时其又会有所上升. ...
Role and variations of supernatant compounds in submerged membrane bioreactor fouling
1
2005
... 污泥龄(SRT)对EPS的产量影响较大,但研究结果有着较大差异.有研究表明,随着SRT的延长,EPS总量减少,其中LB-EPS减少量较大,而TB-EPS会有微弱增加〔22〕.而B. G. Choi等〔23〕研究发现,EPS随SRT的延长而增多,其中LB-EPS随SRT的延长逐渐降低,并在SRT为30 d时到达最低值,之后快速增高;TB-EPS随SRT的延长逐渐增高,但增加的幅度逐渐减小.上述矛盾的结论可能与相关研究中使用的不同系统类型和评估方法有关.SRT过长或过短都会影响微生物的代谢,进而影响EPS的分泌. ...
Correlation between effluent organic matter characteristics and membrane fouling in a membrane bioreactor using advanced organic matter characterization tools
1
2013
... 污泥龄(SRT)对EPS的产量影响较大,但研究结果有着较大差异.有研究表明,随着SRT的延长,EPS总量减少,其中LB-EPS减少量较大,而TB-EPS会有微弱增加〔22〕.而B. G. Choi等〔23〕研究发现,EPS随SRT的延长而增多,其中LB-EPS随SRT的延长逐渐降低,并在SRT为30 d时到达最低值,之后快速增高;TB-EPS随SRT的延长逐渐增高,但增加的幅度逐渐减小.上述矛盾的结论可能与相关研究中使用的不同系统类型和评估方法有关.SRT过长或过短都会影响微生物的代谢,进而影响EPS的分泌. ...
2
... 温度的变化既会影响微生物分泌EPS,也会影响EPS的成分及内部结构.有研究发现,EPS总量随着温度的升高而降低,在低温条件下EPS易积累,且低温时EPS中PS含量多于高温时〔24〕.温度变化会使微生物做出应激反应,分泌较多的EPS来维持生物膜和颗粒污泥的稳定性.但是当温度过低时(< 10 ℃),EPS分泌量急剧减少,甚至出现颗粒解体现象.这是由于此时微生物代谢活性受到严重抑制,无法正常代谢〔25〕.另外,有研究指出,污泥经热处理(120 ℃)后EPS中PN和碳水化合物的结构会发生变化,一些EPS会从不易降解到易降解〔24〕. ...
... 〔24〕. ...
温度降低对厌氧氨氧化脱氮效能及污泥胞外聚合物的影响
1
2016
... 温度的变化既会影响微生物分泌EPS,也会影响EPS的成分及内部结构.有研究发现,EPS总量随着温度的升高而降低,在低温条件下EPS易积累,且低温时EPS中PS含量多于高温时〔24〕.温度变化会使微生物做出应激反应,分泌较多的EPS来维持生物膜和颗粒污泥的稳定性.但是当温度过低时(< 10 ℃),EPS分泌量急剧减少,甚至出现颗粒解体现象.这是由于此时微生物代谢活性受到严重抑制,无法正常代谢〔25〕.另外,有研究指出,污泥经热处理(120 ℃)后EPS中PN和碳水化合物的结构会发生变化,一些EPS会从不易降解到易降解〔24〕. ...
Presence of biofilms on ultrafiltration membrane surfaces increases the quality of permeate produced during ultra-low pressure gravity-driven membrane filtration
1
2014
... 在大多数生物膜中,微生物少于干总质量的10%,而EPS基质则超过90%.EPS作为生物膜的骨架可为其提供稳定和机械强度,介导它们与细胞表面黏附,然后形成互连并暂时固定生物膜与细胞的黏性三维结构〔26〕.研究表明,细菌对载体的黏附是形成生物膜的第一步,而载体的表面粗糙度和表面能是早期生物膜发育和生物附着的基础〔27〕.在弱酸(pH>4)、中性和碱性条件下,细菌细胞表面总是带有负电荷,因此细菌细胞会由于静电吸引而黏附在带正电的载体表面上〔28〕.当细菌在主动识别载体并黏附其表面后调整基因表达,在生长的同时分泌大量的EPS,而EPS会改变细胞的Zeta电位和吸水性等表面特性,使其聚集形成生物膜〔27〕. ...
胞外聚合物在污水生物处理中的作用
9
2016
... 在大多数生物膜中,微生物少于干总质量的10%,而EPS基质则超过90%.EPS作为生物膜的骨架可为其提供稳定和机械强度,介导它们与细胞表面黏附,然后形成互连并暂时固定生物膜与细胞的黏性三维结构〔26〕.研究表明,细菌对载体的黏附是形成生物膜的第一步,而载体的表面粗糙度和表面能是早期生物膜发育和生物附着的基础〔27〕.在弱酸(pH>4)、中性和碱性条件下,细菌细胞表面总是带有负电荷,因此细菌细胞会由于静电吸引而黏附在带正电的载体表面上〔28〕.当细菌在主动识别载体并黏附其表面后调整基因表达,在生长的同时分泌大量的EPS,而EPS会改变细胞的Zeta电位和吸水性等表面特性,使其聚集形成生物膜〔27〕. ...
... 〔27〕. ...
... 但是,EPS也是生物膜水力阻力的决定因素,它的孔径大小、异质性和空间排列决定了生物膜的渗透性〔29〕.因为EPS之间的几何结构和内部结构(孔/通道)会通过制造摩擦限制渗透的水分子通过生物膜〔30〕,而且随着EPS的增加,液压阻力也会增加〔31〕.有研究通过营养限制(磷限制)来抑制微生物活性,但只是减少了细胞生长,EPS同样会积累,并继续形成致密的生物膜〔31〕.据研究,过量的SEPS和LB-EPS,特别是其中的多糖以有机胶体存在时,会严重堵塞膜孔〔27〕. ...
... 颗粒污泥的主要构成元素为微生物,EPS在其形成过程中起到黏合剂的作用.EPS通过离子架桥和疏水作用与聚合物黏结,可促进并增强颗粒的形成,在很大程度上决定了污泥的性质,并影响活性污泥系统的性能〔6, 27〕.据报道,好氧颗粒污泥的形成首先是由PN形成内核,然后PS(主要是β-多糖)通过架桥作用形成交叉网状结构包裹着蛋白质、α-多糖、类脂、细胞与颗粒表面缠绕的丝状菌嵌合形成颗粒污泥〔32-33〕.研究发现,在颗粒污泥形成阶段PN增量较大,而在成熟阶段PS的增量变大〔8, 10〕.这可能是因为PN中带正电官能团的氨基酸降低了污泥表面的电负性,进而增加了细胞表面的疏水性,更利于污泥间相互接近、聚集形成稳定的颗粒结构〔34〕.而PS作为颗粒污泥的黏结剂在污泥成熟期对于维持稳定结构具有重要作用.另外,EPS在颗粒污泥中的空间分布主要取决于微生物聚集体的类型与来源.对于厌氧颗粒污泥,大部分EPS分布于外层,而好氧颗粒污泥内层的EPS含量约为外层的4倍.由于好氧微生物能量需求较高,而大部分的外层EPS可生物利用性差,因此在底物不足时微生物会消耗含量较高的内层EPS,这样还会形成外密内松的差异性结构,对于维持颗粒污泥的稳定结构也具有重要意义〔35〕. ...
... 有研究指出,无论是何种EPS在吸附金属离子时,其吸附顺序都是Cu2+>Pb2+>Ni2+>Cd2+,并发现EPS中的PS起主要作用,吸附机理主要是质子(离子)交换〔2〕.但也有研究认为,PN的作用要大于PS,因为PN中的官能团能与金属进行结合,例如羧基能去除Cu2+〔38〕,氨基、羰基能去除Al3+,Pb2+能与羟基、C—O—C和羧基产生络合作用〔27〕. ...
... 近年来一些研究发现,在生物除磷系统中,有一些磷的去除并不是聚磷菌的除磷结果,活性污泥中的EPS同样也能去除一定数量的磷.李硕等〔27〕在SBR系统的厌氧末端和好氧末端发现,污泥EPS中的TP分别为45.3%和30.2%;韩玮等发现,SBR系统污泥EPS的蓄磷量约为污泥总磷含量的30%左右〔2〕.EPS在生物除磷过程中起到动态储磷库的作用,微生物无论是厌氧释磷还是好氧吸磷,都要经过EPS基质,其在不同阶段会截留储存不同形式不同含量的磷〔41〕.Xiangyu Long等〔42〕发现,EPS的磷含量占污泥磷含量的34%~57%,而TB-EPS是磷的主要储存库,其中的聚磷酸盐发生了厌氧分解和好氧合成,LB-EPS能够中转、滞留正磷酸盐.李硕等〔27〕发现,在低温环境中EPS具有较高的蓄磷能力,5 ℃下EPS中的磷约为10%.这反映出EPS的储磷能力与聚磷菌的代谢特征紧密相关,应综合考虑. ...
... 〔27〕发现,在低温环境中EPS具有较高的蓄磷能力,5 ℃下EPS中的磷约为10%.这反映出EPS的储磷能力与聚磷菌的代谢特征紧密相关,应综合考虑. ...
... EPS各组分均对污泥沉降性能影响较大.PN分子质量越大,其阳离子结合位点越多,污泥结构越紧密,利于沉降.而EPS中PS含量较多时,会使沉降性能恶化,因为其中葡聚糖含量较多且带有负电,使絮体间的斥力增大,导致污泥解体〔27〕.当微生物的同化作用降低时,活性污泥絮体中的细胞死亡或自溶,导致核酸和腐殖酸含量增加,进而也会导致污泥沉降性能变差〔9〕. ...
... 对于EPS各组分对污泥脱水性能影响的研究在结论上存在不一致.Feishu Cao等〔44〕指出,无论采用何种EPS提取方法,PN和PS的亲水性都大于腐殖质类物质(HS),亲水性顺序为PN>PS>HS.而也有研究指出,PN是EPS中疏水性最强的,随着胞外PN含量的增加,细胞表面更疏水〔37〕.K. Nouha等〔43〕也提出,更高的PN或PN/C使EPS疏水性更高.虽然PS分子内的氢键可抑制羟基与水之间的相互作用,使EPS疏水性提高,但是PS一旦形成凝胶状的连续网络就会将疏水组分作为填充材料固定在微生物细胞周围,使脱水更加困难〔27-28〕. ...
Functional groups characteristics of EPS in biofilm growing on different carriers
2
2013
... 在大多数生物膜中,微生物少于干总质量的10%,而EPS基质则超过90%.EPS作为生物膜的骨架可为其提供稳定和机械强度,介导它们与细胞表面黏附,然后形成互连并暂时固定生物膜与细胞的黏性三维结构〔26〕.研究表明,细菌对载体的黏附是形成生物膜的第一步,而载体的表面粗糙度和表面能是早期生物膜发育和生物附着的基础〔27〕.在弱酸(pH>4)、中性和碱性条件下,细菌细胞表面总是带有负电荷,因此细菌细胞会由于静电吸引而黏附在带正电的载体表面上〔28〕.当细菌在主动识别载体并黏附其表面后调整基因表达,在生长的同时分泌大量的EPS,而EPS会改变细胞的Zeta电位和吸水性等表面特性,使其聚集形成生物膜〔27〕. ...
... 对于EPS各组分对污泥脱水性能影响的研究在结论上存在不一致.Feishu Cao等〔44〕指出,无论采用何种EPS提取方法,PN和PS的亲水性都大于腐殖质类物质(HS),亲水性顺序为PN>PS>HS.而也有研究指出,PN是EPS中疏水性最强的,随着胞外PN含量的增加,细胞表面更疏水〔37〕.K. Nouha等〔43〕也提出,更高的PN或PN/C使EPS疏水性更高.虽然PS分子内的氢键可抑制羟基与水之间的相互作用,使EPS疏水性提高,但是PS一旦形成凝胶状的连续网络就会将疏水组分作为填充材料固定在微生物细胞周围,使脱水更加困难〔27-28〕. ...
The composition and compression of biofilms developed on ultrafiltration membranes determine hydraulic biofilm resistance
1
2016
... 但是,EPS也是生物膜水力阻力的决定因素,它的孔径大小、异质性和空间排列决定了生物膜的渗透性〔29〕.因为EPS之间的几何结构和内部结构(孔/通道)会通过制造摩擦限制渗透的水分子通过生物膜〔30〕,而且随着EPS的增加,液压阻力也会增加〔31〕.有研究通过营养限制(磷限制)来抑制微生物活性,但只是减少了细胞生长,EPS同样会积累,并继续形成致密的生物膜〔31〕.据研究,过量的SEPS和LB-EPS,特别是其中的多糖以有机胶体存在时,会严重堵塞膜孔〔27〕. ...
Phosphate limitation to control biofouling
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2010
... 但是,EPS也是生物膜水力阻力的决定因素,它的孔径大小、异质性和空间排列决定了生物膜的渗透性〔29〕.因为EPS之间的几何结构和内部结构(孔/通道)会通过制造摩擦限制渗透的水分子通过生物膜〔30〕,而且随着EPS的增加,液压阻力也会增加〔31〕.有研究通过营养限制(磷限制)来抑制微生物活性,但只是减少了细胞生长,EPS同样会积累,并继续形成致密的生物膜〔31〕.据研究,过量的SEPS和LB-EPS,特别是其中的多糖以有机胶体存在时,会严重堵塞膜孔〔27〕. ...
Linking composition of extracellular polymeric substances(EPS) to the physical structure and hydraulic resistance of membrane biofilms
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2017
... 但是,EPS也是生物膜水力阻力的决定因素,它的孔径大小、异质性和空间排列决定了生物膜的渗透性〔29〕.因为EPS之间的几何结构和内部结构(孔/通道)会通过制造摩擦限制渗透的水分子通过生物膜〔30〕,而且随着EPS的增加,液压阻力也会增加〔31〕.有研究通过营养限制(磷限制)来抑制微生物活性,但只是减少了细胞生长,EPS同样会积累,并继续形成致密的生物膜〔31〕.据研究,过量的SEPS和LB-EPS,特别是其中的多糖以有机胶体存在时,会严重堵塞膜孔〔27〕. ...
... 〔31〕.据研究,过量的SEPS和LB-EPS,特别是其中的多糖以有机胶体存在时,会严重堵塞膜孔〔27〕. ...
Distribution of extracellular polymeric substances in aerobic granules
1
2007
... 颗粒污泥的主要构成元素为微生物,EPS在其形成过程中起到黏合剂的作用.EPS通过离子架桥和疏水作用与聚合物黏结,可促进并增强颗粒的形成,在很大程度上决定了污泥的性质,并影响活性污泥系统的性能〔6, 27〕.据报道,好氧颗粒污泥的形成首先是由PN形成内核,然后PS(主要是β-多糖)通过架桥作用形成交叉网状结构包裹着蛋白质、α-多糖、类脂、细胞与颗粒表面缠绕的丝状菌嵌合形成颗粒污泥〔32-33〕.研究发现,在颗粒污泥形成阶段PN增量较大,而在成熟阶段PS的增量变大〔8, 10〕.这可能是因为PN中带正电官能团的氨基酸降低了污泥表面的电负性,进而增加了细胞表面的疏水性,更利于污泥间相互接近、聚集形成稳定的颗粒结构〔34〕.而PS作为颗粒污泥的黏结剂在污泥成熟期对于维持稳定结构具有重要作用.另外,EPS在颗粒污泥中的空间分布主要取决于微生物聚集体的类型与来源.对于厌氧颗粒污泥,大部分EPS分布于外层,而好氧颗粒污泥内层的EPS含量约为外层的4倍.由于好氧微生物能量需求较高,而大部分的外层EPS可生物利用性差,因此在底物不足时微生物会消耗含量较高的内层EPS,这样还会形成外密内松的差异性结构,对于维持颗粒污泥的稳定结构也具有重要意义〔35〕. ...
Extracellular polymeric substances affect the responses of multi-species biofilms in the presence of sulfamethizole
1
2018
... 颗粒污泥的主要构成元素为微生物,EPS在其形成过程中起到黏合剂的作用.EPS通过离子架桥和疏水作用与聚合物黏结,可促进并增强颗粒的形成,在很大程度上决定了污泥的性质,并影响活性污泥系统的性能〔6, 27〕.据报道,好氧颗粒污泥的形成首先是由PN形成内核,然后PS(主要是β-多糖)通过架桥作用形成交叉网状结构包裹着蛋白质、α-多糖、类脂、细胞与颗粒表面缠绕的丝状菌嵌合形成颗粒污泥〔32-33〕.研究发现,在颗粒污泥形成阶段PN增量较大,而在成熟阶段PS的增量变大〔8, 10〕.这可能是因为PN中带正电官能团的氨基酸降低了污泥表面的电负性,进而增加了细胞表面的疏水性,更利于污泥间相互接近、聚集形成稳定的颗粒结构〔34〕.而PS作为颗粒污泥的黏结剂在污泥成熟期对于维持稳定结构具有重要作用.另外,EPS在颗粒污泥中的空间分布主要取决于微生物聚集体的类型与来源.对于厌氧颗粒污泥,大部分EPS分布于外层,而好氧颗粒污泥内层的EPS含量约为外层的4倍.由于好氧微生物能量需求较高,而大部分的外层EPS可生物利用性差,因此在底物不足时微生物会消耗含量较高的内层EPS,这样还会形成外密内松的差异性结构,对于维持颗粒污泥的稳定结构也具有重要意义〔35〕. ...
The influence of additives (Ca2+, Al3+ and Fe3+) on the interaction energy and loosely bound extracellular polymeric substances(EPS) of activated sludge and their flocculation mechanisms
1
2012
... 颗粒污泥的主要构成元素为微生物,EPS在其形成过程中起到黏合剂的作用.EPS通过离子架桥和疏水作用与聚合物黏结,可促进并增强颗粒的形成,在很大程度上决定了污泥的性质,并影响活性污泥系统的性能〔6, 27〕.据报道,好氧颗粒污泥的形成首先是由PN形成内核,然后PS(主要是β-多糖)通过架桥作用形成交叉网状结构包裹着蛋白质、α-多糖、类脂、细胞与颗粒表面缠绕的丝状菌嵌合形成颗粒污泥〔32-33〕.研究发现,在颗粒污泥形成阶段PN增量较大,而在成熟阶段PS的增量变大〔8, 10〕.这可能是因为PN中带正电官能团的氨基酸降低了污泥表面的电负性,进而增加了细胞表面的疏水性,更利于污泥间相互接近、聚集形成稳定的颗粒结构〔34〕.而PS作为颗粒污泥的黏结剂在污泥成熟期对于维持稳定结构具有重要作用.另外,EPS在颗粒污泥中的空间分布主要取决于微生物聚集体的类型与来源.对于厌氧颗粒污泥,大部分EPS分布于外层,而好氧颗粒污泥内层的EPS含量约为外层的4倍.由于好氧微生物能量需求较高,而大部分的外层EPS可生物利用性差,因此在底物不足时微生物会消耗含量较高的内层EPS,这样还会形成外密内松的差异性结构,对于维持颗粒污泥的稳定结构也具有重要意义〔35〕. ...
胞外聚合物对好氧颗粒污泥影响的研究进展
2
2013
... 颗粒污泥的主要构成元素为微生物,EPS在其形成过程中起到黏合剂的作用.EPS通过离子架桥和疏水作用与聚合物黏结,可促进并增强颗粒的形成,在很大程度上决定了污泥的性质,并影响活性污泥系统的性能〔6, 27〕.据报道,好氧颗粒污泥的形成首先是由PN形成内核,然后PS(主要是β-多糖)通过架桥作用形成交叉网状结构包裹着蛋白质、α-多糖、类脂、细胞与颗粒表面缠绕的丝状菌嵌合形成颗粒污泥〔32-33〕.研究发现,在颗粒污泥形成阶段PN增量较大,而在成熟阶段PS的增量变大〔8, 10〕.这可能是因为PN中带正电官能团的氨基酸降低了污泥表面的电负性,进而增加了细胞表面的疏水性,更利于污泥间相互接近、聚集形成稳定的颗粒结构〔34〕.而PS作为颗粒污泥的黏结剂在污泥成熟期对于维持稳定结构具有重要作用.另外,EPS在颗粒污泥中的空间分布主要取决于微生物聚集体的类型与来源.对于厌氧颗粒污泥,大部分EPS分布于外层,而好氧颗粒污泥内层的EPS含量约为外层的4倍.由于好氧微生物能量需求较高,而大部分的外层EPS可生物利用性差,因此在底物不足时微生物会消耗含量较高的内层EPS,这样还会形成外密内松的差异性结构,对于维持颗粒污泥的稳定结构也具有重要意义〔35〕. ...
... EPS对污泥沉降性能的影响还取决于污泥的存在形式,即絮体和颗粒.对于絮体污泥而言,EPS的存在会对其沉降性能产生不利影响,EPS及其主要成分都与污泥体积指数(SVI)成正相关.而对于颗粒污泥,当EPS含量过高时,会导致颗粒污泥表面电负性变大,颗粒污泥间的静电排斥力增加,进而导致污泥沉降性能恶化;另外,随着EPS浓度的增加,污泥的电泳迁移率增大,也会导致污泥的沉降性能恶化〔35〕. ...
微生物胞外聚合物在水环境中的应用研究
2
2016
... EPS中的PN和PS都是大分子有机物,具有良好的链状或网状结构,不仅可以通过网捕、卷扫作用将水中的悬浮物抓获并裹挟在胶体表面,还可以通过络合作用或通过EPS中带负电的官能团提供大量的吸附位点产生静电反应,从而去除金属离子〔36-38〕.其去除机理总结如表2所示. ...
... Rui Xiao等〔39〕发现,藻类产生的EPS能将细胞和其他物质聚集成较大的絮凝物,从而增大了藻类的粒径和沉降速度.这可能是由于EPS中有较多疏水性的PN,提高了与悬浮颗粒的黏附和聚集能力.有研究表明,将EPS中的PS提取出来后,对污泥的絮凝基本没有影响;但是将EPS中的PN提取后,污泥絮凝性能降低30%左右〔40〕.陆佳等〔4〕也发现,微生物的絮凝能力随EPS中PN含量的增加而提高,在颗粒污泥形成过程中,m(PN)/m(PS)可由4.2升高至12.4.但EPS对絮凝也会造成一定负面影响.过量的LB-EPS由于其含水率高、密度小、流动性大,会降低细胞附着能力,并削弱微生物的聚集体结构,导致生物絮凝效果差,细胞侵蚀加剧,并减缓泥水分离〔43〕.有研究者建议将EPS与无机絮凝剂联用以强化对污染物的去除,但是生物絮凝剂制备过程繁琐,生产费用高,应用受到限制〔36〕. ...
1
... 对于EPS各组分对污泥脱水性能影响的研究在结论上存在不一致.Feishu Cao等〔44〕指出,无论采用何种EPS提取方法,PN和PS的亲水性都大于腐殖质类物质(HS),亲水性顺序为PN>PS>HS.而也有研究指出,PN是EPS中疏水性最强的,随着胞外PN含量的增加,细胞表面更疏水〔37〕.K. Nouha等〔43〕也提出,更高的PN或PN/C使EPS疏水性更高.虽然PS分子内的氢键可抑制羟基与水之间的相互作用,使EPS疏水性提高,但是PS一旦形成凝胶状的连续网络就会将疏水组分作为填充材料固定在微生物细胞周围,使脱水更加困难〔27-28〕. ...
胞外聚合物去除废水中污染物的机理探讨
4
2016
... EPS中的PN和PS都是大分子有机物,具有良好的链状或网状结构,不仅可以通过网捕、卷扫作用将水中的悬浮物抓获并裹挟在胶体表面,还可以通过络合作用或通过EPS中带负电的官能团提供大量的吸附位点产生静电反应,从而去除金属离子〔36-38〕.其去除机理总结如表2所示. ...
... 各种金属离子的去除机理
金属离子 | 去除机理 | 参考文献 |
Ca2+、Zn2+、Ni2+、Mn2+、Co2+、Hg2+、Fe2+ | 与EPS中官能团(羰基、氨基、羧基)进行配位络合 | 〔7〕 |
Cd2+ | 离子交换、静电吸附 | 〔7〕 |
Pb2+ | 络合(羰基、羧基、氨基、磷酸基)、离子交换、静电吸附 | 〔38〕 |
Cu2+ | 络合(羧基、氨基、羰基)、离子交换、静电吸附、沉积 | 〔7, 38〕 |
有研究指出,无论是何种EPS在吸附金属离子时,其吸附顺序都是Cu2+>Pb2+>Ni2+>Cd2+,并发现EPS中的PS起主要作用,吸附机理主要是质子(离子)交换〔2〕.但也有研究认为,PN的作用要大于PS,因为PN中的官能团能与金属进行结合,例如羧基能去除Cu2+〔38〕,氨基、羰基能去除Al3+,Pb2+能与羟基、C—O—C和羧基产生络合作用〔27〕. ...
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38〕
有研究指出,无论是何种EPS在吸附金属离子时,其吸附顺序都是Cu2+>Pb2+>Ni2+>Cd2+,并发现EPS中的PS起主要作用,吸附机理主要是质子(离子)交换〔2〕.但也有研究认为,PN的作用要大于PS,因为PN中的官能团能与金属进行结合,例如羧基能去除Cu2+〔38〕,氨基、羰基能去除Al3+,Pb2+能与羟基、C—O—C和羧基产生络合作用〔27〕. ...
... 有研究指出,无论是何种EPS在吸附金属离子时,其吸附顺序都是Cu2+>Pb2+>Ni2+>Cd2+,并发现EPS中的PS起主要作用,吸附机理主要是质子(离子)交换〔2〕.但也有研究认为,PN的作用要大于PS,因为PN中的官能团能与金属进行结合,例如羧基能去除Cu2+〔38〕,氨基、羰基能去除Al3+,Pb2+能与羟基、C—O—C和羧基产生络合作用〔27〕. ...
Overview of microalgal extracellular polymeric substances(EPS) and their applications
2
2016
... 金属离子对EPS的产生也有一定的影响.当污水中Cd2+<0.5 mg/L时,可促进藻类产生EPS,其中的PN和PS与Cd2+的再相互作用会增强污水中NH4+-N和PO43-的去除〔39〕.当污水中的Ni2+从1 mg/L增至50 mg/L时,EPS的分泌量有较大提升,其中TB-EPS增加较大,PN的增加也远大于其他成分〔7〕.将Cr6+和CeO2分别加入到污水中,TB-EPS增量均大于LB-EPS增量〔40〕.EPS能够抵御金属离子对细胞的损害,且TB-EPS和PN起着重要作用. ...
... Rui Xiao等〔39〕发现,藻类产生的EPS能将细胞和其他物质聚集成较大的絮凝物,从而增大了藻类的粒径和沉降速度.这可能是由于EPS中有较多疏水性的PN,提高了与悬浮颗粒的黏附和聚集能力.有研究表明,将EPS中的PS提取出来后,对污泥的絮凝基本没有影响;但是将EPS中的PN提取后,污泥絮凝性能降低30%左右〔40〕.陆佳等〔4〕也发现,微生物的絮凝能力随EPS中PN含量的增加而提高,在颗粒污泥形成过程中,m(PN)/m(PS)可由4.2升高至12.4.但EPS对絮凝也会造成一定负面影响.过量的LB-EPS由于其含水率高、密度小、流动性大,会降低细胞附着能力,并削弱微生物的聚集体结构,导致生物絮凝效果差,细胞侵蚀加剧,并减缓泥水分离〔43〕.有研究者建议将EPS与无机絮凝剂联用以强化对污染物的去除,但是生物絮凝剂制备过程繁琐,生产费用高,应用受到限制〔36〕. ...
Enhancing sludge methanogenesis with improved redox activity of extracellular polymeric substances by hematite in red mud
2
2018
... 金属离子对EPS的产生也有一定的影响.当污水中Cd2+<0.5 mg/L时,可促进藻类产生EPS,其中的PN和PS与Cd2+的再相互作用会增强污水中NH4+-N和PO43-的去除〔39〕.当污水中的Ni2+从1 mg/L增至50 mg/L时,EPS的分泌量有较大提升,其中TB-EPS增加较大,PN的增加也远大于其他成分〔7〕.将Cr6+和CeO2分别加入到污水中,TB-EPS增量均大于LB-EPS增量〔40〕.EPS能够抵御金属离子对细胞的损害,且TB-EPS和PN起着重要作用. ...
... Rui Xiao等〔39〕发现,藻类产生的EPS能将细胞和其他物质聚集成较大的絮凝物,从而增大了藻类的粒径和沉降速度.这可能是由于EPS中有较多疏水性的PN,提高了与悬浮颗粒的黏附和聚集能力.有研究表明,将EPS中的PS提取出来后,对污泥的絮凝基本没有影响;但是将EPS中的PN提取后,污泥絮凝性能降低30%左右〔40〕.陆佳等〔4〕也发现,微生物的絮凝能力随EPS中PN含量的增加而提高,在颗粒污泥形成过程中,m(PN)/m(PS)可由4.2升高至12.4.但EPS对絮凝也会造成一定负面影响.过量的LB-EPS由于其含水率高、密度小、流动性大,会降低细胞附着能力,并削弱微生物的聚集体结构,导致生物絮凝效果差,细胞侵蚀加剧,并减缓泥水分离〔43〕.有研究者建议将EPS与无机絮凝剂联用以强化对污染物的去除,但是生物絮凝剂制备过程繁琐,生产费用高,应用受到限制〔36〕. ...
1
... 近年来一些研究发现,在生物除磷系统中,有一些磷的去除并不是聚磷菌的除磷结果,活性污泥中的EPS同样也能去除一定数量的磷.李硕等〔27〕在SBR系统的厌氧末端和好氧末端发现,污泥EPS中的TP分别为45.3%和30.2%;韩玮等发现,SBR系统污泥EPS的蓄磷量约为污泥总磷含量的30%左右〔2〕.EPS在生物除磷过程中起到动态储磷库的作用,微生物无论是厌氧释磷还是好氧吸磷,都要经过EPS基质,其在不同阶段会截留储存不同形式不同含量的磷〔41〕.Xiangyu Long等〔42〕发现,EPS的磷含量占污泥磷含量的34%~57%,而TB-EPS是磷的主要储存库,其中的聚磷酸盐发生了厌氧分解和好氧合成,LB-EPS能够中转、滞留正磷酸盐.李硕等〔27〕发现,在低温环境中EPS具有较高的蓄磷能力,5 ℃下EPS中的磷约为10%.这反映出EPS的储磷能力与聚磷菌的代谢特征紧密相关,应综合考虑. ...
The roles of looselybound and tightly-bound extracellular polymer substances in enhanced biological phosphorus removal
1
2017
... 近年来一些研究发现,在生物除磷系统中,有一些磷的去除并不是聚磷菌的除磷结果,活性污泥中的EPS同样也能去除一定数量的磷.李硕等〔27〕在SBR系统的厌氧末端和好氧末端发现,污泥EPS中的TP分别为45.3%和30.2%;韩玮等发现,SBR系统污泥EPS的蓄磷量约为污泥总磷含量的30%左右〔2〕.EPS在生物除磷过程中起到动态储磷库的作用,微生物无论是厌氧释磷还是好氧吸磷,都要经过EPS基质,其在不同阶段会截留储存不同形式不同含量的磷〔41〕.Xiangyu Long等〔42〕发现,EPS的磷含量占污泥磷含量的34%~57%,而TB-EPS是磷的主要储存库,其中的聚磷酸盐发生了厌氧分解和好氧合成,LB-EPS能够中转、滞留正磷酸盐.李硕等〔27〕发现,在低温环境中EPS具有较高的蓄磷能力,5 ℃下EPS中的磷约为10%.这反映出EPS的储磷能力与聚磷菌的代谢特征紧密相关,应综合考虑. ...
Critical review of EPS production, synthesis and composition for sludge flocculation
2
2018
... Rui Xiao等〔39〕发现,藻类产生的EPS能将细胞和其他物质聚集成较大的絮凝物,从而增大了藻类的粒径和沉降速度.这可能是由于EPS中有较多疏水性的PN,提高了与悬浮颗粒的黏附和聚集能力.有研究表明,将EPS中的PS提取出来后,对污泥的絮凝基本没有影响;但是将EPS中的PN提取后,污泥絮凝性能降低30%左右〔40〕.陆佳等〔4〕也发现,微生物的絮凝能力随EPS中PN含量的增加而提高,在颗粒污泥形成过程中,m(PN)/m(PS)可由4.2升高至12.4.但EPS对絮凝也会造成一定负面影响.过量的LB-EPS由于其含水率高、密度小、流动性大,会降低细胞附着能力,并削弱微生物的聚集体结构,导致生物絮凝效果差,细胞侵蚀加剧,并减缓泥水分离〔43〕.有研究者建议将EPS与无机絮凝剂联用以强化对污染物的去除,但是生物絮凝剂制备过程繁琐,生产费用高,应用受到限制〔36〕. ...
... 对于EPS各组分对污泥脱水性能影响的研究在结论上存在不一致.Feishu Cao等〔44〕指出,无论采用何种EPS提取方法,PN和PS的亲水性都大于腐殖质类物质(HS),亲水性顺序为PN>PS>HS.而也有研究指出,PN是EPS中疏水性最强的,随着胞外PN含量的增加,细胞表面更疏水〔37〕.K. Nouha等〔43〕也提出,更高的PN或PN/C使EPS疏水性更高.虽然PS分子内的氢键可抑制羟基与水之间的相互作用,使EPS疏水性提高,但是PS一旦形成凝胶状的连续网络就会将疏水组分作为填充材料固定在微生物细胞周围,使脱水更加困难〔27-28〕. ...
Hydrophobic molecular features of EPS extracted from anaerobic granular sludge treating wastewater from a paper recycling plant
1
2017
... 对于EPS各组分对污泥脱水性能影响的研究在结论上存在不一致.Feishu Cao等〔44〕指出,无论采用何种EPS提取方法,PN和PS的亲水性都大于腐殖质类物质(HS),亲水性顺序为PN>PS>HS.而也有研究指出,PN是EPS中疏水性最强的,随着胞外PN含量的增加,细胞表面更疏水〔37〕.K. Nouha等〔43〕也提出,更高的PN或PN/C使EPS疏水性更高.虽然PS分子内的氢键可抑制羟基与水之间的相互作用,使EPS疏水性提高,但是PS一旦形成凝胶状的连续网络就会将疏水组分作为填充材料固定在微生物细胞周围,使脱水更加困难〔27-28〕. ...