好氧顆粒污泥中細菌藻酸鹽的研究.pdf

1、以一類細菌胞外多糖物質一細菌藻酸鹽為研究對象，對好氧顆粒污泥中的細菌藻酸鹽進行了提取和鑒定，采用紫外一可見光譜、紅外和拉曼光譜、核磁共振譜、質譜、X衍射、原子力顯微鏡、釕紅染色一掃描電鏡和透射電鏡觀察等先進的現代儀器分析技術，對好氧顆粒污泥細菌藻酸鹽提取物的分子結構、特征基團、結晶度、超分子自組裝特性等進行了全方位的剖析，證實細菌藻酸鹽在好氧顆粒污泥中的含量可達到35.1％。它們化學測定式為C<,6>H<,10>O<,6>Na，是非結晶

2、的、聚甘露糖醛酸殘基和聚古洛糖醛酸殘基比值為0.85、部分O-乙?；摹⒎肿恿枯^小的藻酸鹽寡糖的混合物，是細菌藻酸鹽裂合酶作用的產物。細菌藻酸鹽提取物在Ca<'2+>離子的誘導下可以發(fā)生分子自組裝，聚集體由無規(guī)分布、粒徑較小的球狀體(平均粒徑50nm)向有序的三維網狀體(平均粒徑>10um)轉變。藻酸鹽提取物與Fe<'3+>，Ca<'2+>和Cu<'2+>等金屬離子作用形成凝膠顆粒。它們具有與好氧顆粒污泥相近的比重和沉降速度。藻酸鹽-金

3、屬凝膠構成了好氧顆粒污泥的骨架，在很大程度上決定著顆粒的形狀、粒徑、比重和沉降速度。 釕紅染色-掃描電鏡和透射電鏡多糖原位可視化研究表明，細菌藻酸鹽在好氧顆粒污泥中廣泛分布，以凝膠形式存在。它們的分子自組裝特性不僅使污泥表面負電荷量下降、密度增加，粒徑增大，而且顯著提高了污泥的沉降速率，并使顆粒污泥的含水率遠低于活性污泥的含水率，改善了污泥的沉降性能，提高了泥水分離能力。在好氧顆粒污泥中絲狀菌大量增殖的時期，細菌藻酸鹽凝膠核心的

4、存在對抑制絲狀菌膨脹現象的出現起到了重要作用。 在綜合分析細菌藻酸鹽提取物的特性和對顆粒形成的作用的基礎上，提出了好氧顆粒污泥以細菌藻酸鹽為骨架的形成機制，即SBR顆粒污泥反應器的周期性貧營養(yǎng)階段誘導細菌藻酸鹽的分泌，產生的細菌藻酸鹽經異構酶和裂解酶作用后，成為含有一定量聚古洛糖醛酸殘基的寡糖，在反應器中Ca<'2+>等金屬離子的誘導下，通過分子自組裝最終形成細菌藻酸鹽-金屬凝膠，使好氧顆粒污泥成為以細菌藻酸鹽-金屬凝膠為骨架的

5、自固定化載體。 微生物學研究方面，確立了好氧顆粒污泥中定量測定芽孢含量的方法，發(fā)現顆粒污泥干重的33.7％為芽孢。通過定性測定好氧顆粒污泥對不良環(huán)境的耐受力以及環(huán)境條件改善后活性的恢復與芽孢萌發(fā)的關系，證明了大量存在的芽孢增強了好氧顆粒污泥耐受低溫、高溫高壓、紫外線的能力，是一種潛在的生命力。利用微生物學技術從好氧顆粒污泥中篩選出優(yōu)勢菌種，培育出純培養(yǎng)好氧顆粒污泥。通過種屬鑒定，證明蠟樣芽孢桿菌具有分泌細菌藻酸鹽，并形成好氧顆粒

6、污泥的能力。純培養(yǎng)好氧顆粒污泥具有與SBR反應器中形成的好氧顆粒污泥相似的特性：規(guī)則的形狀、密實的結構和良好的沉降性能。表現為SVI 34ml·g<'-1>，沉降速率18-39m·h<'-1>，比重1.037，平均粒徑0.1-1mm，比耗氧速率28.3mgO<,2>·g<'-1>h<'-1>。對純培養(yǎng)顆粒污泥中細菌藻酸鹽的提取和分析不僅首次發(fā)現蠟樣芽孢桿菌可以產生細菌藻酸鹽，而且從微生物學方面證實了好氧顆粒污泥以細菌藻酸鹽為骨架的機制。