摘 要:為鑒定好氧顆粒污泥( aerobic granular sludge，AGS) 中胞外聚合物( extracellular polymeric substances，EPS) 的組成成分和特性，以某污水處理廠好氧池活性污泥( activated sludge-wastewater treatment plant，AS-WWTP) 作為接種污泥，采用實驗室配水和污水處理廠進水分別培養出 AGS-LAB 和 AGS-WWTP，并對 AGS 中的 EPS 開展對比分析。
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. 好氧顆粒污泥(AGS)與胞外聚合物（EPS）間的聯系
好氧顆粒污泥( AGS) 技術作為一種新型的污水處理方法，在小試和中式裝置中已被廣泛研究，部分地區嘗試將該技術應用于工業印染廢水、含核廢料廢水的處理中，目前已取得顯著成果［1 －3］． 胞外聚合物( EPS) 是 AGS 的重要組成部分，由微生物生長代謝的分泌物、細胞裂解產物和吸附的小分子化合物組成，成分復雜，主要特征物質包括蛋白質( protein，PN) 和多糖( polysaccharide，PS) 類以及少量的腐殖酸、富里酸和核酸類物質［4 － 5］，具有良好的絮凝性，Nielsen 等［6］證明了 EPS 是促進 AGS 形成并提高AGS 穩定性的關鍵因素．
2. 材料與方法
（1）材料：接種污泥取自廣州某污水處理廠好氧池活性污泥，外表呈黃褐色，較為松散． 實驗室運行反應器進水采用人工配水。
（2）分析方法：EPS 的提取采用 NaOH 法；用考馬斯亮藍法和蒽酮－硫酸比色法對 EPS 中蛋白質和多糖質量分數進行測定。采用 IＲTrace-100 型傅里葉變換紅外光譜儀( IＲTrace，日本島津) 對樣品進行官能團鑒定。
3. 研究結果
具有黏附特性的 EPS 可促進微生物絮凝，縮短污泥顆粒化進程，并提高 AGS 結構穩定性． 此外，蛋白質和多糖比例( PN 與 PS 比) 變化會影響污泥表面的親疏水性、帶電性和微生物群落結構的完整性． AGS-LAB 中 EPS 的變化如圖所示，在接種污泥顆�；^程中，EPS 迅速增長，由接種污泥的84． 36 mg /g 增加到 AGS-LAB 的 106． 47 mg /g，以蛋白質增加為主，表明蛋白質在污泥顆粒化過程中發揮重要作用．
AGS-WWTP 的 EPS 變化如圖 所示，EPS呈現先上升后下降的趨勢，反應器運行至 30 d 時，單位 MLVSS EPS 質量分數達到**** 153． 22 mg /g，60 d 時下降到 128． 23 mg /g，而 EPS 的變化以蛋白質為主． 通過水質監測發現，反應器運行至 30 d 時污水處理廠工業廢水受納增多，該水質對 AGS- WWTP 沖擊較大，污泥微生物為提高自身穩定性，會分泌大量蛋白質抵抗外界不良環境，這是該階段蛋白質質量分數較高的原因之一． 當進水恢復穩定后，污泥微生物對蛋白質的需求下降，因此，蛋白質的合成量降低． EPS 中多糖質量分數變化較小，基本維持在15． 9 mg /g，與圖 ( a) 中多糖變化相似，該現象與 Zhu 等研究一致，這是因為多糖中含有羧基等親水性帶負電荷基團，該物質質量分數適中時，可吸附水中游離的微小絮體，促進 AGS 的形成。
EPS 中水解氨基酸的種類和質量分數可以反映 污泥的理化性質和穩定性．Anfora研究發現大部分功能性細菌可以合 成右旋類氨基酸，該物質可以發揮信號分子的作用 調節微生物群體行為，進而促進絮狀污泥顆�；� 維持 AGS 結構穩定． 由下表可知，親水性氨基酸如絲氨酸、甘氨酸、蘇氨酸和半胱氨酸在污泥樣品中的 質量分數均較低，這有利于促進 AGS 的形成．
此外，組氨酸、精氨酸和賴氨酸在 AGS-LAB 和 AGS- WWTP 中分別升高 56. 88% 和 137． 68%、17．09% 和 67． 4% 以及 60． 88% 和 20． 23% ． 這 3 種物質屬于堿 性氨基酸，帶有正電荷，可降低細胞表面負電荷，減 少微生物間靜電斥力，加強污泥表面的疏水性以及 保持 AGS的結構完整性［39］． 同時，氨基酸總量由接 種污泥的 177． 16 mg /g 分別升高到 AGS-LAB和 AGS-WWTP 的 218． 64 和 235． 98 mg /g，氨基酸總量 的升高也為 AGS 的形成奠定物質基礎．
4.結 論
1) 在接種污泥顆�；�期間，EPS 中蛋白質質量 分數 明 顯 提 高，以 TB-EPS 層 增 加 為 主，由 AS- WWTP 的 50． 46 mg /g 分 別 增 加 到 AGS-LAB 的 83． 14 mg /g和 AGS-WWTP 的102． 99 mg /g．
2) 兩種 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強 度明顯提高，該部分蛋白質為 AGS 的形成奠定了物 質基礎．
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