[發明專利]一種活性污泥胞外聚合物分層及提取方法

在審

• 申請號: 201710315592.X
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN107417057A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 陳陽;何群彪;章婷婷;薛勇剛;吳芳芳;朱倩倩;戴曉虎;戴翎翎;黃永西
• 申請（專利權）人: 同濟大學蘇州研究院;上海城市污染控制工程研究中心有限公司;蘇州同德環保科技有限公司
• 主分類號: C02F11/00
• 分類號: C02F11/00;C07K1/36;C08B37/00
• 代理公司: 蘇州銘浩知識產權代理事務所(普通合伙)32246
• 代理人: 王軍

技術領域

本發明涉及污水生物處理領域，提供了一種針對生物活性污泥胞外聚合物分層及提取的新方法，可以快速高效地提取活性污泥中不同類型的胞外聚合物，有助于后續污水處理過程中活性污泥性狀的研究。

背景技術

胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances, EPS)是污泥絮體中重要的有機物質，其主要來源于細菌分泌、細胞溶解和外源底物的吸附，主要成分是一些高分子物質，如蛋白質、多糖、類腐殖質和核酸等聚合物，其附著在細菌表面，阻止一些有害物質進入細胞，對細胞起到保護作用。

近年來，研究者普遍認為附著在細菌表面的胞外聚合物將改變污泥泥質特征，例如污泥的絮凝、沉降和脫水性能，從而影響污水處理效果和污泥處置。先前有學者提出了傳統的胞外聚合物組分劃分，將EPS分為粘液層EPS、松散附著EPS（loosely bound extracellular polymeric substances，LB-EPS）和緊密粘附EPS(tightly bound extracellular polymeric substances，TB-EPS)，但研究者對于EPS各層的具體劃分主要是依據不同的提取方法，缺乏對于不同層胞外聚合物的理論認識，不同的提取方法將會造成對LB-EPS和TB-EPS不同的定義。

不同類型的胞外聚合物對于污泥泥質特征的影響是不同的，因為傳統的胞外聚合物分層缺乏理論指導，不同的研究者采用不同的提取方法對污泥中胞外聚合物進行分層，導致先前大部分關于胞外聚合物與污泥泥質之間關系的研究存在矛盾，這將會限制這一領域的科學研究。活性污泥包含三個組成部分，分別是單個細胞、小菌落和絮體顆粒，單個細胞聚集形成菌膠團，菌膠團聚集形成絮體，而EPS在絮體形成過程中扮演重要的作用。

為了更好地研究污泥中不同類型的胞外聚合物及其組分對污泥泥質特征的影響，需要針對活性污泥的結構特征，建立具有科學理論依據的污泥胞外聚合物分層及提取方法。

發明內容

針對上述研究的不足，本發明從污泥絮體結構的角度出發，提供了一種活性污泥中胞外聚合物分層及提取的新方法，可以快速高效的提取污泥中兩種具有代表性的胞外聚合物，為后續污泥泥質特征與EPS關系的研究提供方法上的支撐和依據。

一種活性污泥胞外聚合物分層及提取方法，包括以下步驟：

使用陽離子交換樹脂與活性污泥進行作用，離心分離出菌落之間的胞外聚合物（EMPS），離子交換樹脂用量為70g/g MLVSS，使用水浴搖床在4℃，500r/min下，優選作用時間為4h；其中MLVSS為混合液揮發性懸浮固體濃度。

對離子交換樹脂處理后的污泥進行超聲處理，離心分離出細胞間的胞外聚合物（ECPS）。

優選的超聲強度為900J/mL。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

（1）本發明提供了針對活性污泥絮體結構特征的EPS分層方法，從理論上對污泥中的EPS進行了新的定義，確定了活性污泥中兩類不同類型的EPS，即菌落間的胞外聚合物(EMPS)和單個細胞間的胞外聚合物(ECPS)，與傳統的EPS劃分相比，這一劃分更符合EPS在污泥絮體中實際的存在形式。

（2）本發明提供了活性污泥中兩類代表性胞外聚合物的標準提取方法，并確定了最優的提取條件，提取出來的這兩類胞外聚合物與污泥泥質特征可能具有更為密切的關系，這為以后的研究提供了新的思路和方法上的支撐。

附圖說明

下面結合附圖對本發明技術方案作進一步說明：

附圖1為本發明所述的活性污泥胞外聚合物分層及提取方法的原理圖。

具體實施方式

一種活性污泥胞外聚合物分層及提取方法，包括以下步驟：

1、取30ml的活性污泥，在4000g，4℃條件下離心5分鐘，上層液收集為Slime層胞外聚合物；

2、剩下的污泥使用PBS緩沖溶液重新懸浮至原體積，陽離子交換樹脂用量為70g/g MLVSS，使用水浴搖床在4℃，500r/min下，分別作用1h、2h、4h和8h；其中，PBS為磷酸緩沖鹽溶液；MLVSS為混合液揮發性懸浮固體濃度；

3、沉置一段時間后，污泥混合液與樹脂自然分離，污泥混合液在12000g，4℃條件下離心15分鐘，上層清夜為菌落間的胞外聚合物EMPS；