在生物废水处理系统中微生物聚集体中的胞外聚合物

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1、综述：在生物废水处理系统中微生物聚集体中的胞外聚合物（EPS）盛国平a俞汉青a李晓燕ba中国科技大学化学学院，230016,中国合肥b香港大学土木工程部，薄扶林道，香港摘要：在木文中给出了关于牛物废水处理反应器中微牛物聚集体中的胞外聚合物的定义、提取、特点、产量及功能方面的内容。EPS是微生物分泌的高分子聚合物的混合物，是由细胞溶解或从废水中吸收有机物产牛的。他们是微牛物聚集体中维持其聚集在三维矩阵的一个重要部件。研究发现EPS中主要成分（碳水化合物、蛋白质、腐殖质物质、核酸）的特点（例如：吸附能力、生物降解能力、亲水性及疏水性）和含量对微牛物聚集体性能有非

2、常重要的影响，例如物质转移、表面特征、吸附能力、稳定性、微生物聚集体的形成等。然而，由于EPS是非常复杂的，已知关于EPS方面的知识是远远不足的，仍然需要做大量的工作来充分了解他们在生物处理过程中的确切作用。关键词：胞外聚合物提取微生物聚集体污泥稳定性表面特性废水处理目录1.引言1.1EPS的定义1.2EPS的组成1.3EPS的空间分析2.EPS的提取2.1EPS提取方法的评估2.2合理提取方法的选择3.分析方法3.1传统化学比色法分析3.2创新方法4.EPS的特点4.1EPS的吸附特性1.1EPS的生物降解性能1.2EPS的亲水性/疏水性2.影响EPS产量

3、的因素5.1底物类型5.2营养成分含量5.3生长阶段5.4外部条件・EPS与微牛物聚集体功能之间的关系6.1微牛物聚集体的物质转移6.2微牛物聚集体的表面电荷6.3微牛物聚集体的絮凝性能6.4微牛物聚集体的沉降性能6.5微牛物聚集体的脱水性能6.6微牛物聚集体的稳定性能6.7微牛物聚集体的粘附性能6.8微牛物聚集体的形成7.未来的工作需要致谢参考文献1.引言在牛物废水处理系统中，大多数微牛物以微牛物聚集体的形式存在，例如：污泥絮体、牛物膜及颗粒。在纯培养条件下EPS（—种聚合物混合的高分子量的复合体）存在时，活性污泥、颗粒状污泥、牛物膜能在各种各样的电子显微

4、镜下观察到并确认。EPS对微牛物聚集体的物化特性有非常重要的影响，包括结构、表面电荷、絮凝性能、沉降性能、脱水性能及吸附性能。EPS与细胞通过复杂的相互作用结合形成广阔的网状结构，与大量的水共同保护细胞免受脱水作用及有毒物质的伤害。部分EPS在营养不足时可以充当碳源或能源。他们也聚集在一起通过与细胞紧密结合形成微生物聚集体。因此，对EPS的深入研究，不仅仅是提高我们对牛物废水处理的理解，也是通过优化操作参数来提高这种处理的效率。这篇文章概括了一些非常重要的发现：微牛物聚集体中EPS的提取、空间分布、分析技术、特点及其组成对微牛物聚集体功能的影响。1.1EPS

5、的定义EPS存在于细胞外及微牛物聚集体内。Wingender等人在1999年用缩写EPS作为一种更全面综合的术语来代表不同微牛物聚集体中的高分子聚合物的不同种类，女口：多糖、蛋白质、核酸、脂类、及其他聚合的化合物。NielsenandJahn在1999年提出细胞壁外所有不能锚定在外膜或细胞质蛋白层上的聚合物为EPS。这种EPS的广泛定义使EPS的研究结果变得不可预知且有争议。实际上，EPS主要是由微牛物分泌或大分子细胞溶解、水解产牛的一种高分子量的化合物。另外，废水中的一些有机质也可以被吸附到EPS的三维矩阵中。和微生物新陈代谢有关的EPS在有关微牛物聚集体

6、研究中更有意义，它可以影响到微牛物聚集体的不同物理化学特性。根据细胞外EPS的不同形式EPS可以再被细分为束缚EPS(鞘状聚合物、朔状聚合物、浓缩胶、松散附着聚合物、附加有机质)和可溶性EPS(可溶性的大分子、胶体、煤泥)。束缚EPS与细胞紧密结合在一起，而可溶性EPS与细胞结合较弱，或溶解在溶液中。通常，这两种类型可以用离心来分离分开，仍然浮在上层的是可溶性EPS,而形成微牛物颗粒的是束缚EPS。但是，他们的起源尚不清楚。尽管可溶性EPS与细胞之间的相互作用非常弱，但以前的研究表明可溶性EPS对污泥的牛物活性及表面特征也有非常重要的影响。然而，对可溶性EP

7、S的研究是有限的，在文献及木综述中没有被详细说明的EPS是束缚EPSo束缚EPS的结构通常可以用双层模型来描述(Fig.l)o内层是由紧密粘附EPS(TB・EPS)构成的，有一定的形状，它紧密稳定的结合在细胞表面。外层是由松散附着EPS(LB-EPS)组成的，是没有明显边缘的松散且可分散的粘液层。在微牛物聚集体中松散附着EPS的含量总是低于紧密粘附EPS的含量，这可能对微牛物聚集体的特性有一定的影响。1.2EPS的组成研究发现EPS的主要组分是碳水化合物和蛋口质经，腐殖质物质也有可能是生物废水处理反应器中污泥中EPS的一种主要组分，大约占总量的20%o另外，

8、在不同EPS基质中发现了脂类、核酸、糖醛酸及无机成分