導(dǎo)讀
與傳統(tǒng)的絮體污泥相比，好氧顆粒污泥（AGS）技術(shù)具有更高的廢水處理效率和更小的占地面積。此外，AGS還具有高生物質(zhì)濃度，緊湊的結(jié)構(gòu)，出色的沉降性和抵抗有毒化合物的能力等諸多優(yōu)點。因此，AGS工藝作為廢水處理中很有前途的替代方案備受關(guān)注。雖然該工藝已在部分污水處理廠投入運行，但在運行過程中顆粒解體仍是限制其優(yōu)化和推廣的主要障礙，解決AGS長期運行中的穩(wěn)定性問題，對于其實際應(yīng)用意義重大。多糖（PS）作為胞外聚合物的重要組分，已被證實在維持好氧顆粒污泥穩(wěn)定性方面發(fā)揮著重要作用。通過查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前的研究主要側(cè)重于PS含量和簡單連接構(gòu)型分析，缺乏深入的研究。另外近期有研究表明，胞外多糖（PS）能夠和蛋白（PN）結(jié)合形成糖蛋白、肽聚糖等物質(zhì)。為了對AGS穩(wěn)定性機(jī)制提供全面清晰的解釋，本工作系統(tǒng)研究了胞外聚合物的特性和顆粒穩(wěn)定性之間的關(guān)系，旨在為PS及多糖-蛋白結(jié)合物（PS-PN）在顆粒穩(wěn)定性中發(fā)揮的作用提供新見解，并為進(jìn)一步優(yōu)化AGS工藝提供理論基礎(chǔ)。
近期，重慶大學(xué)方芳教授團(tuán)隊研究了胞外多糖（PS）對好氧顆粒污泥（AGS）結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，PS的酶解導(dǎo)致顆粒污泥疏水性下降，顆粒凝膠強(qiáng)度下降，表面自由能量增加，不利于顆粒穩(wěn)定。通過熒光染色，驗證了EPS基質(zhì)中存在大量PS和PN結(jié)合物。這些以PS為骨架的結(jié)合物（PS-PN）通過影響疏水性相互作用和氫鍵體系（凝膠性質(zhì)的兩個重要參數(shù)）來控制顆粒的穩(wěn)定性，這是本研究的一個重要發(fā)現(xiàn)。本工作為EPS系統(tǒng)理論和顆粒穩(wěn)定性機(jī)理提供了補(bǔ)充。
▲圖1 胞外多糖（PS）及多糖-蛋白結(jié)合物（PS-PN）對好氧顆粒污泥穩(wěn)定性的影響機(jī)制（來源：ScienceDirect）
研究表明，通過對PS和PN選擇性酶解后，PS和PN水解組顆粒污泥的儲能模量G′值（ω=5 rad/s）分別下降了38.67%和17.33%，顆粒的復(fù)數(shù)黏度η*也降低了，這表明PS或PN的水解，特別是PS的水解，降低了顆粒的機(jī)械強(qiáng)度和粘度。較高的G′，G"，η*值和凝膠顆粒的穩(wěn)定性得益于PS、PN及PS-PN聚合物之間的強(qiáng)相互作用。
▲圖2 酶解后G′、G"和η*的頻率依賴性（22°C和γ ± 1%）;（a）對照組；（b）PS水解組；（c）PN 水解組；（d）G′和η* 值（ω=5 rad/s）（來源：ScienceDirect）
▲圖3 酶解后FTIR光譜和氫鍵類型；（a）FTIR吸收帶總圖；（b）對照組氫鍵；（c）PS水解組氫鍵；（d）PN水解組氫鍵
參考文獻(xiàn) 聯(lián)系作者: 方芳，教授，重慶大學(xué)，E-mail：fangfangcq@cqu.edu.cn
