EPS及其在膜生物反应器中的作用和影响

MEMBRANESCIENCEANDTECHNOLOGYVol.30󰀁No.4

Aug.2010

EPS及其在膜生物反应器中的作用和影响

杨文静,樊耀波*,徐国良,袁栋栋,于󰀁艳

(中国科学院生态环境研究中心水污染控制室,北京100085)

摘󰀁要:胞外聚合物(EPS)普遍存在于活性污泥絮体内部及表面,具有重要的生理功能,同时也被认为是造成MBR膜污染和降低混合液可过滤性的重要因素之一.EPS的组成和含量与提取过程和分析方法有很大的关系,由于加热法的简洁性可操作性,现在的应用比较多.MBR的营养状况和反应器中环境要素对EPS有很大的影响.据已研究的结果发现,微生物产生EPS的多少取决于微生物生存环境和生长状况,即当其满足和适宜微生物生存时,微生物产生的EPS相对较少;反之,微生物产生的EPS较多.

关键词:胞外聚合物(EPS);膜生物反应器(MBR);膜污染;污泥特性

中图分类号:TQ028.8;X703󰀁󰀁文献标识码:A󰀁󰀁文章编号:1007󰀁8924(2010)04󰀁0090󰀁07󰀁󰀁在污水生物处理工艺中,胞外聚合物(EPS)是许多工艺的核心󰀂󰀂󰀂活性污泥絮体的主要组成部分,是活性污泥处理系统保持正常净化功能的关键物质.近年来对于EPS的研究越来越多,许多研究者认为在膜生物反应器中,EPS是导致混合液可过滤性变差和膜污染的一个重要因素.本文从MBR中微生物营养状况和生存环境的角度对EPS的生成做了系统的总结,并抽提出一些规律性的结论.同时还讨论了EPS对混合液性质和膜污染的影响.

间构成架桥作用,可以作为细胞与外界接触的中间介质,细胞通过这些胞外物质进行物质和能量的传递.

理论上EPS的组成和各组分的含量主要取决于MBR所处理的污水类型和反应器的操作条件

[2]

,但是Liu和Fang

[3]

指出,EPS的提取方法对

其组分含量的分析也会产生影响.其对1996年之后的相关文献进行了总结和分析,发现EPS中蛋白质(EPSp)和多糖(EPSc)的比例变化范围很大,在0.5~21.2之间.其中有2/3的数据是EPSp和EP󰀁Sc比例在2.0~10.0之间,只有8%的数据此比例在1.0以下.

EPS一般有两种存在形式.一种是以胶体或溶解状态松散存在于液相主体中的黏性聚合物,即溶解性EPS(dissolvedEPS,s-EPS);一种是附着于细胞壁上的包囊聚合物,即附着性EPS(boundEPSorextractedEPS,b-EPS).许多研究者认为s-EPS与SMP(solublemicrobialproducts)在本质上是同一类的物质[4-6],也有一部分文章中用DOC浓度来简易表征s-EPS的含量[7,8].而附着性EPS根据其依附于细胞壁的紧密程度又可分为松散附着型EPS和紧密附着型EPS[2](见图1).

1󰀁EPS的概念、组成和分类

EPS是对多种不同类的高分子物质(>10000Da)的总称,包括多糖、蛋白质、糖醛酸、核酸、腐殖酸、(磷)脂类以及其他位于细胞表面和细胞间隙的聚合物质[1],这些物质主要来源于活性物质的分泌,细胞表面物质的脱落和消解产生的鞘壁、荚膜和黏液以及进水基质等,其普遍存在于活性污泥絮体内部及表面,被认为是活性污泥絮体里除微生物细胞和水之外的第三种成分,具有重要的生理功能.首先,EPS可将环境中的营养成分富集,通过胞外酶降解成小分子后吸收到细胞内,同时可以抵御杀菌剂和有毒物质对细胞的危害.其次,EPS在细胞之

收稿日期:2008󰀁12󰀁07;修改稿收到日期:2009󰀁03󰀁10

基金项目:国家高级技术研究发展计划 863!项目(2006AA06Z333);国家自然科学基金资助资目(50678168)作者简介:杨文静(1984󰀁),女,山西大同市人,硕士,从事MBR及膜污染机理研究.∀young-1984@126.com#.*联系人

󰀁第4期杨文静等:EPS及其在膜生物反应器中的作用和影响∃91∃󰀁󰀁

2󰀁EPS的提取

近年来关于EPS的相关研究非常多,但是迄今为止还没有建立一个统一的EPS提取方法,这就使得各种研究结果之间的横向比较变得非常困难.Comte等对多种不同的EPS提取方法进行

了比较和研究,得出化学法的提取产量普遍高于物理法,前者提取的EPS占TSS的17%~47%,后者为2%~4%.其中甲醛+NaOH法是提取EPS产量最高的一种办法.但同时对细胞产生的影响和破坏也最大.考虑到实际操作的简洁性,本文推荐近期被广泛使用的加热离心提取法,见图2.󰀁󰀁

图1󰀁EPS的分类Fig.1󰀁ClassificationofEPS

[8]

图2󰀁推荐的EPS加热离心提取法Fig.2󰀁ProposedmethodforEPSextraction

3󰀁营养条件及负荷要素对EPS的影响

EPS的组成非常复杂,最主要的成分是多糖和蛋白质,两者的TOC占整个EPS的70%~80%[9].不同状况下EPS总量及各成分的比例均不一样.在MBR中,底物营养水平、消耗速率和污泥负荷(NS)等都会在一定程度上影响EPS的生成.

3.1󰀁进水基质对EPS组成和含量的影响

MBR进水基质种类及营养水平在很大程度上影响着EPS的组成和含量变化.Sponza发现酿酒废水、城市生活污水的好氧污泥中EPS以蛋白质为主,其含量为70~71mg/gMLVSS,核酸仅为6.2~6.5mg/gMLVSS.这是因为这两种污泥中存在于易于被微生物利用的基质中,同时细菌细胞分泌大量的胞外酶.因此,蛋白质水平高于其他难降解基质污泥.同时微生物的低死亡率使其中的核酸含量较少.Boyette等发现化学、皮革、染料3种污泥EPS中蛋白质和DNA含量相差不大,分别为24~48mg/gMLVSS和11~12mg/gMLVSS.因为在

[10,11]

[2]

这3种工业废水中活细胞含量较少,在有毒物质存在的情况下导致细菌细胞的大量死亡.死亡细胞解体,从而导致DNA的含量较高[12].

Sponza等认为,废水基质中可降解有机物和难降解惰性物质的比例会影响EPS的组成,当这个比例由20/1降到0.7/1时,EPS中的蛋白质会增加,核酸却减少.Sheng等[10]研究发现,碳源的种类、数量和C/N比均对EPS的生长有很大影响,当以安息香酸盐为碳源时,EPS的产量最大.陈滢等[13]在研究营养物质对污泥沉降性能的影响时得出营养物质比例失调时,微生物不能充分利用碳源合成细胞物质,细菌获得的大量碳源物质转变为EPS.

综合上述结论,我们可以看出,不同基质类型的废水在进行生物处理时微生物产生的EPS含量和组分有所不同.导致此差异的另外一个原因是基质不同,使活性污泥系统中优势菌种的种类不同,细菌分泌的EPS产量和成分也就不同.同时,基质中各营养成分种类、比例和数量也都会对EPS的产生有一定影响.当营养物质缺乏或者比例失调时,微生物

[2]

󰀁󰀁∃92∃膜󰀁科󰀁学󰀁与󰀁技󰀁术第30卷󰀁

处于一种不良的生长状态,此时易于产生更多的EPS.

3.2󰀁污泥负荷对EPS组成和含量的影响

MBR的污泥负荷(NS)在一定程度上反应了有机物的供给情况,对EPS组成和含量也有影响,但是不同研究者得出的具体结论不尽相同.李久义[14]实验发现高负荷条件下,EPS含量增加.Rosenberg󰀁er[15]也发现s-EPS的含量与NS成正比,与污泥龄成反比.分析原因主要为在较高的NS下,微生物细胞不能够将可以得到的所有碳源用于细胞合成,多余的含碳基质被转化成胞内储存粒子和积累的胞外高分子,使得EPS含量增加.

周健等[16]对MBR中NS对EPS的组分、含量的影响进行了研究,得到了EPS与NS的线性回归方程,发现NS对EPS影响高度显著,且随着负荷降低,EPS含量增加.Chao也认为当细胞处于内源代谢期,此时污泥负荷非常低,EPS的含量反而会增多.原因是随着负荷降低,细菌可利用的基质减少,增殖速率降低,活性降低,此时细菌的分泌和自溶使低负荷污泥含有更多的EPS.

以上两派的研究从结论上看似矛盾,但本文从微生物适应生存环境需要的角度来解释有其合理性,即当营养物质过多时,捕食、生存和发展的需要会使微生物产生较多的EPS;而当营养物质紧缺时,微生物生存竞争、自我保护的需要同样会使微生物产生较多的EPS.由此推测,当营养物质的提供和微生物对其的消耗达到一个相对平衡的状态时,EPS的产量则相对较少,即污泥负荷应存在一个优化值,此时EPS产量相对较少.

3.3󰀁污泥停留时间(SRT)对EPS组成和含量的影响

在MBR中,SRT的改变会引起污泥浓度的变化,从而间接影响了污泥负荷.Hernandez研究发现当SRT增加时,EPS含量减少,直到SRT增加到30天后,EPS含量不再有明显变化.Liao等[18]发现当SRT较短时(4~9天),EPS含量升高,停留时间延长后(16~20天),EPS产量下降并最终趋于稳定.王红武等在进行活性污泥的表面特性与其沉降脱水性能关系的研究时发现,随着泥龄由5天、10天变化至20天,EPS总量先增加后减少.

由上述研究结果我们可以看出,在废水生物处理系统中,应存在一个最优SRT值,此时系统中所含的EPS量最少.而对于耗氧MBR系统,此SRT最优值在15~20天之间.当SRT太短,营养物来不

[19]

[17]

[9]

及被微生物完全消耗就由新陈代谢转化为EPS,使其含量增加;当SRT太长,系统EPS积累严重,含量也会逐渐增加.

3.4󰀁水力停留时间(HRT)对EPS组成和含量的影响HRT是MBR重要的操作条件之一,其变化直接影响着污泥负荷,对EPS的产生也有一定影响.Chae等研究表明,当HRT由10h变为4h,EPSc由23mg/L变为148mg/L,EPSp则没有明显的变化,同时污泥平均颗粒粒径也会增大.3.5󰀁底物消耗速率对EPS产生的影响

近年来,越来越多的研究人员研究发现,活性污泥中微生物的生长状况对EPS有很大的影响.Evans发现当细胞生长速度慢的时候(0.01~0󰀂15h-1)产生较多的EPS,而当微生物处于快速增长期时(0.35~0.45h),EPS则相对较少.即EPS的产生速率和底物消耗速率(微生物生长速率)成反比.与之相反的,Turakhia等的研究结果表明EPS的产率和微生物的增长速率成正比.而Hsieh等的实验数据则表明,当微生物的生长速率由0.04h提高到0.18h时,EPS的产量会提高大约60%,但当生长速率由0.18h-1提高到0.26h-1时,EPS产量反而会下降20%[22].

综上所述,本文认为EPS产率和底物消耗速率在一定程度上依赖于微生物种类和反应器的系统条件,他们之间并不是简单的线性关系.但多数情况下,当底物消耗速率较快,微生物处于快速增长期时,其生存条件和营养水平较为适宜,此时产生的EPS相对较少.

3.6󰀁讨论

进水基质,NS,SRT,HRT,底物消耗速率等因素,均直接或间接的与微生物的营养状况有关,从而在一定程度上影响了EPS的产生.综合各种不同的研究结果,我们可以提出一种设想,即各因素都存在一个最佳值,此时微生物营养状况良好,处于一种较为 舒适!的生长环境和状态,产生的EPS较少,反之,产生的EPS较多.

-1

-1

[21]

-1

[20]

4󰀁环境要素对EPS的影响

在MBR中,微生物所处的环境对其生长状态有很大的影响.例如温度、溶解氧和pH值等,这些因素通过改变微生物活性来影响EPS的产生.4.1󰀁温度对EPS产生的影响

温度会对MBR系统活性污泥中微生物的生长

󰀁第4期杨文静等:EPS及其在膜生物反应器中的作用和影响∃93∃󰀁󰀁

状况产生很大的影响,从而导致对EPS含量的影响.Lyko等对一个实际工程应用的MBR进行了

长达两年的取样和监测,,结果见图3,低温时期(主要为冬季)MBR的表现变差,此时EPSc含量较多.这是由于低温环境不是微生物所适宜的生存条件,此时易于产生更多的EPS.

[22]

在的生存环境条件也随之发生改变,从而影响其分泌物EPS的产生.庄芫等得出当pH值从7增大到10,EPS含量不断减少,从125mg/gMLVSS降至90mg/gMLVSS.周伟伟的实验结果表明,当pH为7~8时,污泥絮体密实,EPS中蛋白质和多糖浓度都较高.当pH达到8.5时,EPS含量就明显减少.

[26][25]

5󰀁EPS对MBR中活性污泥性质和膜

污染的影响

󰀁󰀁EPS普遍存在于活性污泥絮体内部及表面,微生物被包埋于其中.EPS为固着的细胞创造了一个由其本质所决定的微生物环境,这就决定了它的成分及数量必然对污泥的疏水性、表面电荷、脱水性、絮凝沉降性等有一定影响,进而影响了污泥混合液的可过滤性和膜污染状况.

图3󰀁多糖含量随时间的变化情况

Fig.3󰀁Concentrationofsolublecarbohydratesovertime

5.1󰀁EPS对活性污泥絮体疏水性和表面电荷的影响污泥的表面电荷(以Zeta电位表示)和相对疏水性(以接触角表示)都是重要的污泥絮体表面性质的表征参数,两者存在明显的负相关性.Boyette等认为大的污泥絮体的Zeta电位也可以反映出絮体里包含的EPS的电位,而EPS所带的负电荷取决于负离子基团(如羟基和磷酸盐)的离子化.疏水性是微生物聚集的重要推动力,可以增强细胞间的亲和力.研究表明EPS的疏水部分主要由蛋白质组成,而多糖中的羧基等基团则使污泥表面具有较多的亲水性,所以蛋白质与多糖的比值能较为准确地表现出污泥的疏水性.

5.2󰀁EPS对活性污泥脱水性的影响

大量文献均报道EPS对活性污泥脱水性有一定影响.赵军等认为EPS的存在使污泥脱水性变差.这是由于EPS产生了空间阻力.EPS分子从细胞表面伸展出来,阻碍细胞之间的亲密接触,形成密实的凝胶,阻止结合水从凝胶的微孔挤出.而Houghton等[28]试验发现,MBR中好氧活性污泥的脱水性会随着EPS的增加而增强,但是当EPS含量超过35mg/g-VSS时,污泥脱水性则会下降.

一些研究者发现,EPS中的具体成分,如EPSc和EPSp等,对污泥脱水性有很大的影响.其中关于EPSp影响的研究结果不尽相同,一部分认为其对脱水性起到了积极的作用,一部分认为起了消极的作用[3].但是多数研究结果均认为EPSc对污泥脱水性有着消极的影响.王红武等

[19]

[27]

[3]

4.2󰀁曝气量和溶解氧(DO)对EPS组成和含量的

影响

MBR的曝气量直接影响污泥混合液中的溶解氧量,同时由于曝气产生的水力剪切力也会影响污泥絮体的状态.Ji等[23]根据研究得出曝气量直接影响絮体中EPS的数量和沉积在膜表面上EPSp和EPSc的比例.Park[12]认为,曝气量太大会破坏污泥絮体结构,使更多的EPS被释放到混合液中.DO是好氧微生物进行正常代谢活动的必要条件,污泥混合液中DO含量不同,会导致微生物的生活状态不同,从而分泌的EPS产量和成分也不同.Drews

[11]

认为EPS的生成速率与DO浓度在一定

范围内呈正相关性.原因是较高的DO浓度使得微生物代谢旺盛,相应产生的分泌物也多.但是当DO浓度低于0.5mg/L时,微生物活性降低,甚至开始内源呼吸和分解,此时产生的EPS也开始增加.Zhang[24]则从宏观的角度指出,当活性污泥由好氧环境变为缺氧环境时,EPS的含量会有很大提高.

所以,据以上研究结果,在MBR中也应存在着一个最优化的曝气量参数值,既能保持污泥絮体的完整性,又使得混合液中溶解氧量达到微生物生长所需要的水平,此时产生的EPS量相对较少.4.3󰀁pH值对EPS产生的影响

当污泥混合液的pH值发生变化时,微生物所

认为,s-EPS和

󰀁󰀁∃94∃膜󰀁科󰀁学󰀁与󰀁技󰀁术第30卷󰀁

b-EPS的比值会影响污泥的脱水性.当SRT增大,此比值减小,污泥脱水性能较好.分析原因为s-EPS含量的增加导致污泥絮体内间隙水增多,絮体体积增大;同时絮体的Zeta电位增大,静电斥力增大,使得污泥絮体与水分离的难度加大,从而导致脱水性变差.因此,s-EPS和b-EPS的比值增大会致使污泥的脱水性变差.

5.3󰀁EPS对活性污泥絮凝沉降性的影响

大部分研究结果表明,EPS含量越低,污泥的沉降性能(SVI来表征)越好.即EPS与SVI呈显著的正相关性.分析原因为EPS中带负电的基团使生物絮体表面呈负电性,EPS浓度增加将导致生物絮体表面负电荷增加,Zeta增加.根据DLVO理论,当Zeta电位增加,絮体间的排斥力增加,导致污泥絮凝沉降性能恶化,SVI升高.当SVI<150时,这种正相关性更加显著[22].Martinez等[4]对此做了更加细致地研究,认为SVI只会随着EPSp的增加而增加,与EPS中的其他物质如多糖、核酸等没有关系.5.4󰀁EPS对MBR膜污染影响

膜污染是限制膜生物反应器更快地商业化的主要因素之一

[9]

表1󰀁好氧生物膜和缺氧生物膜上EPSc的

质量和多孔率的比较

Table1󰀁ComparisonofthequantityandporosityofEPScbetweenaerobicbiofilmandanoxicbiofilm项󰀁目

质量/(mgEPSc∃g󰀁VSS-1)

空隙率

好氧生物膜缺氧生物膜

(DO=6.0mg/L)(DO<0.3mg/L)

550.90

220.68

为了解释这个结果,Yun等通过共聚焦激光扫描显微镜观察生物膜表面上多糖的空间分布,发现缺氧生物膜上EPSc的空间排布比好氧膜更加整齐,这有利于在生物膜表面形成水力屏障.扫描图片的红外分析也发现好氧生物膜的开孔率要大于缺氧生物膜.这使我们可以确定EPSc在生物膜表面的分布越整齐,由此导致的生物膜可过滤性也越差.综上所述,EPS的总量和各组分的含量都对膜污染产生一定的影响,同时其在膜表面的空间分布也会影响膜的通透性,由于厌氧生物膜的多孔性较好氧生物膜的多孔性差,所以推测厌氧膜生物反应器的膜污染要较好氧膜生物反应器的膜污染来得严重.

.而EPS则被普遍认为是导致膜污染

的一种主要污染物质.不同研究人员从不同方面研究了EPS对膜污染的影响.

Drews等认为,EPS是膜阻力的主要贡献者.其试验结果表明EPS浓度与活性污泥中泥饼层阻力Rc回归的相关系数为0.9以上.而且污泥的每一个生理状态,EPS含量越高,膜污染越严重.Mikkelsen等

[30][29]

6󰀁结语

EPS是活性污泥的重要组成部分,对絮体絮凝,细胞物质、能量交换和自我保护都有重要作用.同时其对活性污泥特性也有一定的影响,被认为是造成MBR膜污染和降低混合液可过滤性的重要因素之一.

EPS的组成和含量与提取过程和分析方法有很大的关系.本文推荐离心加热法来提取EPS.

MBR中的众多因素从各个方面影响着EPS的生成.首先是营养状况及负荷要素对EPS的影响;其次是反应器中环境要素对EPS的影响.据已经研究的结果发现,微生物产生EPS的多少取决于微生物生存环境和生长状况,即当其满足和适宜微生物生存时,微生物产生的EPS相对较少,反之,当营养过剩或环境恶劣时,微生物产生的EPS较多.近年来关于EPS各个方面的相关研究非常之多,已得到一些被普遍认同的结论,但仍存在诸多不尽相同或不够透彻的研究结果和结论.这就有待建立更加统一标准的研究平台,寻找更加多样化的研究手段,继续进行更深入的研究,以找出膜生物反应器中EPS的最佳运行参数、条件、控制方法,有效防

认为高b-EPS浓度会增大絮体粒

[28]

径,从而导致污泥可过滤性降低.Houghton等好;Rosenberger

[15]

发

现b-EPS存在一个最优值,使得MBR过滤性最

则认为s-EPS浓度增加会导致

[29]

MBR过滤性能变差.Jarusutthirak和Cho等众

多研究者均认为,溶解性EPS中的多糖对膜污染的影响最大,而腐殖质可以穿过膜孔,对膜污染影响很小.

近年来出现了一些关于MBR中生物膜结构的研究,主要考察了其多孔性和EPS的表面覆盖率对膜堵塞的影响.Yun等[12]认为,不仅EPS的数量影响膜过滤性,同时其在生物膜中的空间分布也是一个重要的影响因素.研究发现,尽管好氧MBR的膜污染速率小于缺氧MBR,但是好氧生物膜上提取出的EPSc却比缺氧生物膜上的多(见表1).

󰀁第4期杨文静等:EPS及其在膜生物反应器中的作用和影响

192(1-3):1-9.

∃95∃󰀁󰀁

止膜生物反应器中的膜污染.

参

考

文

献

[12]YunM,YeonK,ParkJ,etal.Characterizationof

biofilmstructureanditseffectonmembranepermea󰀁bilityinMBRfordyewastewatertreatment[J].WatRes,2006,40(1):45-52.

[13]陈󰀁滢,彭永臻,刘󰀁敏,等.营养物质对污泥沉降性

能的影响及污泥膨胀的控制[J].环境科学,2004,25(6):54-58.

[14]李久义,左󰀁华,栾兆坤,等.不同基质条件对生物膜

细胞外聚合物组成和含量的影响[J].环境化学,2002,21(6):546-551.

[15]RosenbergerS,EvenblijH,TePoeleS,etal.The

importanceofliquidphaseanalysestounderstandfoul󰀁inginmembraneassistedactivatedsludgeprocesses󰀂sixcasestudiesofdifferentEuropeanresearchgroups[J].JMembrSci,2005,263(1-2):113-126.[16]周󰀁健,龙腾锐,苗利利.胞外聚合物EPS对活性污

泥沉降性能的影响研究[J].环境科学学报,2004,24(4):613-618.

[17]HernandezRME,VanKR,SchetriteS,etal.Role

andvariationsofsupernatantcompoundsinsubmergedmembranebioreactorfouling[J].Desalination,2005,179(1-3):95-107.

[18]LiaoBQ,DroppoIG,LeppardGG,etal.Effectof

solidsretentiontimeonstructureandcharacteristicsofsludgeflocsinsequencingbatchreactors[J].WatRes,2006,40(13):2583-2591.

[19]王红武,李晓岩,赵庆祥.活性污泥的表面特性与其沉

降脱水性能的关系[J].清华大学学报,2004,44(6):766-769.

[20]ChaeS,AhnY,KangS,etal.Mitigatedmembrane

foulinginaverticalsubmergedmembranebioreactor(VSMBR)[J].JMembrSci,2006,280(1-2):572-581.

[21]TurakhiaMH,CharacklisWG.ActivityofPseudo󰀁

monasaeruginosainbiofilms:effectofcalcium[J].BiotechBioeng,1988,33:406-414.

[22]JinB,WilB,LantP.Acomprehensiveinsightinto

floccharacteristicsandtheirimpactoncompressibilityandsettleabilityofactivatedsludge[J].ChemEngJ,2003,95(1-3):221-234.

[23]JiL,ZhouJ.Influenceofaerationonmicrobialpoly󰀁

mersandmembranefoulinginsubmergedmembranebioreactors[J].JMembrSci,2006,276(1-2):168-177.

[24]ZhangJ,ChuaHC,ZhouJ,etal.Factorsaffecting

themembraneperformanceinsubmergedmembrane

[1]MengF,ZhangH,YangF,etal.Effectoffilamen󰀁

tousbacteriaonmembranefoulinginsubmergedmem󰀁branebioreactor[J].JMembrSci,2006,272(1-2):161-168.

[2]SponzaDT.Investigationofextracellularpolymersub󰀁

stances(EPS)andphysicochemicalpropertiesofdiffer󰀁entactivatedsludgeflocsundersteady󰀁stateconditions[J].EnzymeandMicrobialTechnol,2003,32(3-4):375-385.

[3]LiuH,FangHHP.Extractionofextracellularpoly󰀁

mericsubstances(EPS)ofsludges[J].JBiotechnol,2002,95(3):249-256.

[4]MartinezF,Favela󰀁TorresE,GomezJ.Oscillationsof

exopolymericcompositionandsludgevolumeindexinnitrifyingflocs[J].ApplBiologicalBiotechnol,2000,87(3):177-188.

[5]LykoS,WintgensT,Al󰀁HalbouniD,etal.Long󰀁term

monitoringofafull󰀁scalemunicipalmembranebioreac󰀁tor󰀁Characterisationoffoulantsandoperationalper󰀁formance[J].JMembrSci,2008,317(1-2):78-87.[6]LaspidouC,RittmannB.Aunifiedtheoryforextracel󰀁

lularpolymericsubstances,solublemicrobialproducts,andactiveandinertbiomass[J].WatRes,2002,36(11):2711-2720.

[7]LiangS,LiuC,SongL.Solublemicrobialproductsin

membranebioreactoroperation:Behaviors,characteris󰀁tics,andfoulingpotential[J].WatRes,2007,41(1):95-101.

[8]ComteS,GuibaudG,BauduM.Relationsbetweenex󰀁

tractionprotocolsforactivatedsludgeextracellularpoly󰀁mericsubstances(EPS)andEPScomplexationproper󰀁ties:PartI.ComparisonoftheefficiencyofeightEPSextractionmethods[J].EnzymeandMicrobialTechnol,2006,38(1-2):237-245.

[9]白󰀁玲,蓝伟光,严󰀁滨,等.废水处理中膜生物反应器

的研究进展[J].膜科学与技术,2008,28(1):91-95.[10]ShengGP,YuHQ,YueZ.Factorsinfluencingthe

productionofextracellularpolymericsubstancesbyRhodopseudomonasacidophila[J].InterBiodeterior&BiodegrSurfAdhandBiotechnolAppls,2006,58(2):89-93.

[11]DrewsA,VocksM,IversenV,etal.Influenceofun󰀁

steadymembranebioreactoroperationonEPSforma󰀁tionandfiltrationresistance[J].Desalination,2006,

󰀁󰀁∃96∃膜󰀁科󰀁学󰀁与󰀁技󰀁术第30卷󰀁

bioreactors[J].JMembrSci,2006,284(1-2):54-66.

[25]庄󰀁芫,吴金玲,黄󰀁霞.pH调节对活性污泥混合液膜

过滤性的影响[J].环境化学,2006,25(1):55-59.[26]周伟伟,傅金祥,由昆,等.膜生物反应器中胞外聚合

物合成的影响因素[J].沈阳建筑大学学报(自然科学版),2007,23(3):493-495.

[27]赵󰀁军,徐高田,秦󰀁哲,等.胞外聚合物EPS组成

及对污泥特性的影响研究[J].安全与环境工程,2008,15(1):66-69.

[28]HoughtonJI,QuarmbyJ,StephensonT.Theimpact

ofdigestiononsludgedewaterability[J].ProcSafetyandEnvironProtec,2000,78(2):153-159.[29]DrewsA,LeeC,KraumeM.Membranefouling-a

reviewontheroleofEPS[J].Desalination,2006,200(1-3):186-188.

[30]MikkelsenLH,KeidingK.Physico󰀁chemicalcharac󰀁

teristicsoffullscalesewagesludgeswithimplicationstodewatering[J].WatRes,2002,36(10):2451-2462.

PropertiesandeffectsofEPSinMBR

YANGWenjing,FANYaobo,XUGuoliang,YUANDongdong,YUYan

(DepartmentofWaterPollutionControlTechnology,ResearchCenterforEco󰀁Environmental

Sciences,ChineseAcademyofSciences,Beijing100085,China)Abstract:EPS,distributingwidespreadinorexternalmicrobialflocs,playsaveryimportantphysiologicalroleonthesludgeproperty,andisalsoconsideredasoneofthemostimportantfactorswhichleadstothemembranefoulingandfilterabilitydecreasingofthemixedliquid.TheamountandcompositionofEPSforagivensludgearestronglydependentontheextractionandanalysismethods.However,becauseofthesimplicityandmaneuverability,theheatingmethodissometimespreferredrecently.Accordingtotheresultsofthepriorstudies,theamountofEPSisinfluencedstronglybythenutritionalstatusandenvironmentalconditions.Whenthemicroorganismsaresatisfiedandsuitablewiththeconditions,theEPSproducedislessrelatively.Whenthemicroorganismsarerestrictedorfeedexcessorfeeluncomfortablearoundthehabitat,theEPSproducedismuchmore.

Keywords:extracellularpolymericsubstances;membranebioreactor;membranefouling;sludgeproperty

欢迎订阅%净水技术&杂志(双月刊)

CN31-1513/TQ󰀁ISSN1009-0177

󰀁󰀁%净水技术&杂志创刊于1982年,是上海市向国内外公开发行的一份水处理专业刊物,由上海市科学技术协会主管,上海市净水技术学会和上海市城乡建设和交通委员会科学技术委员会共同主办.中国科技论文统计源期刊(中国科技核心期刊).

本杂志创刊28年来,一直致力于传播国内外饮用水、城市给水、纯净水、工业用水、循环冷却水、工业废水等处理、以及离子交换及功能膜、中水回用、水质检测、水处理药剂等方面的最新研究成果、专题论文、应用实践、经验总结、标准与规范、净水信息等,有理论有实践,内容丰富,已成为国内水处理领域知名度高、发行量大、覆盖面广的优秀期刊,深受水处理工作者的欢迎.

邮发代号4-652,每期定价10元,全年60元(包括邮费).欢迎读者到当地邮局订阅,也可从杂志社订阅.本刊兼营广告业务,欢迎有关单位来函洽谈,发布在期刊上的广告将在杂志网站上免费同期发布.

地址:上海市斜土路1223号25楼市建交委科技委%净水技术&杂志社󰀁邮编:200032

电话:(021)66250061󰀁󰀁󰀁传真:(021)66250061网址:www.jsjs.net.cn

电子邮箱:jsjs@waterchina.cn;shjsjs@126.com