摘 要:为鉴定好氧颗粒污泥( aerobic granular sludge，AGS) 中胞外聚合物( extracellular polymeric substances，EPS) 的组成成分和特性，以某污水处理厂好氧池活性污泥( activated sludge-wastewater treatment plant，AS-WWTP) 作为接种污泥，采用实验室配水和污水处理厂进水分别培养出 AGS-LAB 和 AGS-WWTP，并对 AGS 中的 EPS 开展对比分析。
Abstract: To identify the composition and properties of extracellular polymeric substances ( EPS) in aerobic granular sludge ( AGS) ，activated sludge from aerobic tank of a wastewater treatment plant was used as seed sludge in this study． AGS-LAB and AGS-WWTP were cultured from laboratory synthetic wastewater and wastewater treatment plant influent respectively，and the EPS in the two types of AGSs was compared and analyzed．
1. 好氧颗粒污泥(AGS)与胞外聚合物（EPS）间的联系
好氧颗粒污泥( AGS) 技术作为一种新型的污水处理方法，在小试和中式装置中已被广泛研究，部分地区尝试将该技术应用于工业印染废水、含核废料废水的处理中，目前已取得显著成果［1 －3］． 胞外聚合物( EPS) 是 AGS 的重要组成部分，由微生物生长代谢的分泌物、细胞裂解产物和吸附的小分子化合物组成，成分复杂，主要特征物质包括蛋白质( protein，PN) 和多糖( polysaccharide，PS) 类以及少量的腐殖酸、富里酸和核酸类物质［4 － 5］，具有良好的絮凝性，Nielsen 等［6］证明了 EPS 是促进 AGS 形成并提高AGS 稳定性的关键因素．
2. 材料与方法
（1）材料：接种污泥取自广州某污水处理厂好氧池活性污泥，外表呈黄褐色，较为松散． 实验室运行反应器进水采用人工配水。
（2）分析方法：EPS 的提取采用 NaOH 法；用考马斯亮蓝法和蒽酮－硫酸比色法对 EPS 中蛋白质和多糖质量分数进行测定。采用 IＲTrace-100 型傅里叶变换红外光谱仪( IＲTrace，日本岛津) 对样品进行官能团鉴定。
3. 研究结果
具有黏附特性的 EPS 可促进微生物絮凝，缩短污泥颗粒化进程，并提高 AGS 结构稳定性． 此外，蛋白质和多糖比例( PN 与 PS 比) 变化会影响污泥表面的亲疏水性、带电性和微生物群落结构的完整性． AGS-LAB 中 EPS 的变化如图所示，在接种污泥颗粒化过程中，EPS 迅速增长，由接种污泥的84． 36 mg /g 增加到 AGS-LAB 的 106． 47 mg /g，以蛋白质增加为主，表明蛋白质在污泥颗粒化过程中发挥重要作用．
AGS-WWTP 的 EPS 变化如图 所示，EPS呈现先上升后下降的趋势，反应器运行至 30 d 时，单位 MLVSS EPS 质量分数达到**** 153． 22 mg /g，60 d 时下降到 128． 23 mg /g，而 EPS 的变化以蛋白质为主． 通过水质监测发现，反应器运行至 30 d 时污水处理厂工业废水受纳增多，该水质对 AGS- WWTP 冲击较大，污泥微生物为提高自身稳定性，会分泌大量蛋白质抵抗外界不良环境，这是该阶段蛋白质质量分数较高的原因之一． 当进水恢复稳定后，污泥微生物对蛋白质的需求下降，因此，蛋白质的合成量降低． EPS 中多糖质量分数变化较小，基本维持在15． 9 mg /g，与图 ( a) 中多糖变化相似，该现象与 Zhu 等研究一致，这是因为多糖中含有羧基等亲水性带负电荷基团，该物质质量分数适中时，可吸附水中游离的微小絮体，促进 AGS 的形成。
EPS 中水解氨基酸的种类和质量分数可以反映 污泥的理化性质和稳定性．Anfora研究发现大部分功能性细菌可以合 成右旋类氨基酸，该物质可以发挥信号分子的作用 调节微生物群体行为，进而促进絮状污泥颗粒化并 维持 AGS 结构稳定． 由下表可知，亲水性氨基酸如丝氨酸、甘氨酸、苏氨酸和半胱氨酸在污泥样品中的 质量分数均较低，这有利于促进 AGS 的形成．
此外，组氨酸、精氨酸和赖氨酸在 AGS-LAB 和 AGS- WWTP 中分别升高 56. 88% 和 137． 68%、17．09% 和 67． 4% 以及 60． 88% 和 20． 23% ． 这 3 种物质属于碱 性氨基酸，带有正电荷，可降低细胞表面负电荷，减 少微生物间静电斥力，加强污泥表面的疏水性以及 保持 AGS的结构完整性［39］． 同时，氨基酸总量由接 种污泥的 177． 16 mg /g 分别升高到 AGS-LAB和 AGS-WWTP 的 218． 64 和 235． 98 mg /g，氨基酸总量 的升高也为 AGS 的形成奠定物质基础．
4.结 论
1) 在接种污泥颗粒化期间，EPS 中蛋白质质量 分数 明 显 提 高，以 TB-EPS 层 增 加 为 主，由 AS- WWTP 的 50． 46 mg /g 分 别 增 加 到 AGS-LAB 的 83． 14 mg /g和 AGS-WWTP 的102． 99 mg /g．
2) 两种 AGS 的 EPS 中芳香 族氨基酸、色氨酸/酪氨酸和天冬氨酸蛋白吸收峰强 度明显提高，该部分蛋白质为 AGS 的形成奠定了物 质基础．
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