胞外聚合物在污水处理过程中的功能及其控制策略

doi:10.11894/iwt.2018-0931

摘要/Abstract

摘要：

对胞外聚合物（EPS）的形成机理、组成、分类进行了总结，并分析了其组分性质及其对EPS性能的影响。探讨了EPS在生物膜和颗粒污泥形成过程中的作用及对污水处理的影响，论述了影响污水生物处理过程中EPS产生和组成的因素，并对控制EPS产生和组成的方法和措施进行了阐述。

关键词: 胞外聚合物, 蛋白质, 多糖, 污水生物处理

Abstract:

The formation mechanism, composition and classification of extracellular polymer substances(EPS) were summarized, and the properties of the components and their effects on EPS performance were analyzed. The role of EPS in the formation of biofilm and granular sludge and its impact on wastewater treatment were discussed. The factors affecting the production and composition of EPS in the biological treatment process of wastewater were investigated, and the methods and measures for controlling the production and composition of EPS were explained.

Key words: extracellular polymer substances, protein, polysaccharide, wastewater biological treatment

中图分类号:

X703

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https://www.iwt.cn/CN/Y2019/V39/I10/14

图/表 2

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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〕

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〕

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〕

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〕

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