接种物胞外聚合物(EPS)的组分对颗粒污泥形成的影响研究--毕业论文.docx

接种物胞外聚合物（EPS）的组分对颗粒污泥形成的影响研究摘 要在废水生物处理系统中，颗粒污泥代替絮状污泥可有减缓膜生物反应器的膜污染问题，EPS对颗粒污泥的形成有重要作用，但EPS的具体成份的影响尚未明晰，故研究如何快速生成颗粒污泥很有潜力。然而膜生物反应器中会产生颗粒污泥，本次研究提取来自膜生物反应中不同部位的污泥在摇床下进行污泥颗粒化培养，加入来自城市污水处理厂的普通污泥加以试验的对比。然后从显微观察、颗粒观察和粒径分布共同分析污泥颗粒化的规律模式，从而验证在摇床中是否有颗粒污泥形成，同时分析污泥中胞外聚合物的化学成分,从而找出影响颗粒污泥形成的最大相关性化学成分因子。关键词：好氧颗粒污泥、颗粒化、胞外聚合物、生物相AbstractIn the wastewater biological treatment system, the performance of the granular sludge mixture is better than that of the general activated sludge mixture. Therefore, it is promising to study how to quickly produce granular sludge. However, in the membrane bioreactor, granular sludge was produced. The sludge from different parts of the membrane bioreactor was extracted and the sludge was granulated under the shaker, and the comparison of the common sludge from the municipal sewage treatment plant was carried out. The Then, from the microscopic observation, particle observation and particle size distribution, the regular pattern of sludge granulation was analyzed to verify whether granular sludge was formed in the shaker and the chemical composition of the extracellular polymer in the sludge was also analyzed. So as to find the most relevant chemical composition factors that affect the formation of granular sludge.Keyword：Aerobic granular sludge、granulation、Extracellular Polymeric Substances、Biological phase目 录1 绪论11.1研究背景11.1.1颗粒污泥11.1.2胞外聚合物21.2意义与内容21.2.1来源与创新点21.2.1目的与意义31.2.3技术路线流程图52 实验设计62.1内容与方法62.2实验不同来源样品性质分析72.2.1实验样品来源与处理72.2.2样品MLSS的测定82.2.3样品污泥生物相观察实验92.3污泥颗粒化培养与观察92.3.1污泥颗粒化实验102.3.2颗粒污泥的观察实验102.3.3颗粒粒度分布测定112.4样品胞外聚合物分析122.4.1胞外聚合物热提取132.4.2蛋白质测定实验142.4.3多糖测定实验152.4.4腐殖质测定实验152.4.5脂类测定实验162.4.5疏水性测定实验173 实验结果与讨论183.1实验样品性质分析结果183.1.1样品MLSS的测定结果183.1.2样品污泥镜检观察实验183.2颗粒污泥形成中观察结果203.2.1污泥颗粒化观观察结果与分析203.2.2污泥颗粒化过程中显微观察结果与分析223.2.3污泥粒径分布结果263.3样品胞外聚合物分析303.3.1蛋白质测定结果303.3.2多糖测定结果323.3.3腐殖质测定结果333.3.4脂类测定结果363.3.5疏水性分析结果363.3.6胞外聚合物成分比较分析374 结论38参考文献39致谢401 绪论1.1研究背景1.1.1颗粒污泥颗粒污泥是微生物自凝聚形成的一种特殊形式的活性污泥，具有良好的沉降性能、密实的结构、较高浓度的生物量、较强的冲击负荷和抵抗有毒有害物质的能力【1】。污泥颗粒化是指废水生物处理系统中的微生物在适当的环境条件下，相互聚集形成一种密度较大、体积较大、体质条件较好的微生物聚集体。关于颗粒污泥的形成因素，学术界中存在三种猜测，分别是微生物自凝聚假说、选择压驱动假说和胞外聚合物假说。具体如下：微生物自凝聚假说：有研究认为好氧污泥颗粒的形成是微生物在静电斥力和水力作用下的自凝聚过程。发生在细胞内部、细胞之间的相互作用以及多种属的细菌及细菌之间、蛋白质之间的吸附作用，使得微生物相互聚集形成紧密的有规则形状的三维立体结构。事实上，好氧颗粒污泥可以看作是高密度的细菌团体，也可看作是一种特殊形式的生物膜。每个颗粒污泥包含上百万个不同种类的细菌，细菌间的相互钻着促进了好氧污泥的颗粒化，最终形成具有规则椭圆形外观的微生物聚合体。 选择压驱动假说：在膜生物反应器中，通过控制沉降时间，只有在某个特定的时间范围内沉降速率快的颗粒污泥能在反应器内保存下来，而沉降性能差的就会从反应器中淘洗出去.这种沉降淘洗过程是一个纯粹的物理屏蔽过程，与微生物的性质无关.有研究认为颗粒污泥的稳定性会随着选择压的不断增强而逐渐增强。有研究过通过变化排水口的高度获得不同的选择压，比较了不同的选择压下好氧颗粒污泥的形成过程，研究发现硝化颗粒污泥需要高强度的选择压。胞外聚合物假说：微生物分泌于细胞表面的大分子黏性物质，能够改变细胞表面的物理化学性质，主要包括蛋白质、多糖、腐殖质和脂类等，这些物质有利于微生物细胞凝聚，对颗粒污泥的形成和稳定起到重要作用。有研究认为保外聚合是连接微生物细胞和颗粒态物质的桥梁。高浓度的多糖可以帮助细胞之间的吸附，并且通过聚合物矩阵增强微生物结构，如果胞外多糖代谢机制受阻，将会影响微生物聚合体的形成【1】。虽然这三种假说不知道其实际的影响情况，但是本研究采用结合这些假说，采用摇床为实验培养条件，并且分析胞外聚合物。1.1.2胞外聚合物胞外聚合物是微生物分泌于细胞表面的大分子黏性物质，能够改变细胞表面的物理化学性质，主要包括蛋白质、多糖、腐殖质酸和油脂等，这些物质有利于微生物细胞凝聚，对颗粒污泥的形成和稳定起到重要作用【2】。有研究认为胞外聚合物是微生物细胞和颗粒态物质相连接的桥梁.高浓度的多糖可以帮助细胞之间的吸附，并且通过聚合物矩阵增强微生物结构，如果胞外多糖代谢机制受阻，将会影响微生物聚合体的形成。胞外聚合物是活性污泥絮体中除细菌细胞与水分之外的第三大成分,对生物絮体的形成有重要影响。胞外聚合物对于微生物的作用很多，较为突出的作用又被认可的可以概括总结为以下:吸附外界的有机物，使营养物从水中聚集;吸附无机离子达到去除污染物的目的；酶活动:消化外界大分子物质以满足营养需求；形成保护层抵抗有害的外部环境；在有机负荷比较低时，部分微生物作为碳源和能源；粘附在细胞表面，使絮体和生物膜的细菌细胞聚集。由于上面提到的胞外聚合物假说可知胞外聚合物可能会影响污泥颗粒化，结合胞外聚合物对微生物的作用，联合研究开展。所以找到精确分析胞外聚合物的方法至关重要。1.2意义与内容1.2.1来源与创新点本研究只要是对不同来源的污泥进行颗粒化研究并且进行分析其中主要影响颗粒化的因子。本研究源于一次偶然事件，在一个研究颗粒污泥对膜生物反应器中膜污染的项目中，一次大胆的猜想利用摇床产生的旋转和循环模拟膜生物反应器中循环和剪切然后可以形成颗粒污泥，结果膜截留污泥在摇床中最终形成了颗粒污泥。于是本实验按照该思路进行深入的研究并分析影响因子。以下介绍该项目中膜生物反应器：膜生物反应器为膜分离技术与生物处理技术有机结合之新型态废水处理系统。以膜组件取代传统生物处理技术末端二级沉淀池，利用膜截留活性污泥，使其保持在反应器中保持较高的浓度，活性污泥中的微生物将污染物降解，膜单元可以有效地截留活性污泥与大分子有机物，可以完全地控制微生物在反应器中的停留时间，从而实现水力停留时间和微生物停留时间的分离，保留世代周期较长的微生物，大大提高污水净化效果。活性污泥中生存着的各种微生物是活性污泥法处理废水的功能载体，通过光学显微镜直接观察活性污泥中的原生动物、后生动物及污泥形态能够反映出微生物的生长状况，可以间接地体现出反应器的运行情况及处理效果。本研究结合采用对污泥颗粒化的研究集中的两个方面，一方面是从宏观观察探讨颗粒化的规律模式；一方面是从微观层研究微生物菌落及其他化学成分在颗粒化过程中作用。但本研究利用摇床提供的剪切力和好氧环境快速培养颗粒，而不是采用常规的膜生物反应器，因为膜生物反应器虽然也可以培养出颗粒污泥，但培养周长太长。本研究在采样上做了巧妙大胆的想法，前人研究中膜生物反应器中的污泥也是来源于普通自来水厂，于是本研究也从普通污水处理厂中取泥，同时从已经进行到第三周期的膜生物反应器中取中空纤维膜截留的部分污泥和该反应器中的其他游离的絮状污泥。巧妙的取样，大大的缩短了实验培养时间。颗粒污泥的接种污泥大多选用污水处理厂中的活性污泥, 活性污泥的微生物种群类型对颗粒污泥形成非常重要.与亲水性细菌相比, 疏水性细菌更易吸附于活性污泥絮体上, 污泥中疏水性细菌越多, 具有优良沉降性的颗粒污泥形成的越快。1.2.1目的与意义本研究的目的在于探索验证新型的污泥颗粒化的摇床条件，并结合污泥的化学成分，同时分析污泥颗粒化的一些影响因子。膜生物反应具有的出水水质好，污泥负荷高等优势逐渐重视。然而在膜生物反应器中颗粒污泥的处理效果更佳，如何快速获得稳定的颗粒污泥有前景。为了缩短污泥颗粒化的时间, 加快反应器的启动, 同时增强颗粒污泥的脱氮除磷能力。并且颗粒污泥可以有效提高反应器的污泥浓度和容积负荷;颗粒污泥结构密实,可削弱有毒物质对微生物的影响,增强对一些较为敏感的细菌(如硝化菌)的保护,因而有利于提高系统的处理能力和稳定性;相比于厌氧颗粒污泥,好氧颗粒污泥启动期短,可在常温下培养运行;好氧颗粒污泥不仅能处理低浓度废水,如城市污水等,而且在处理高浓度有机废水时,也可达到很高的去除率,且不需后续处理;好氧颗粒污泥具有较强的脱氮除磷能力【4】。本研究创新于新的颗粒培养调教，旨在探索验证新型的污泥颗粒化的摇床条件，并结合污泥的化学成分，同时分析污泥颗粒化的一些影响因子。A膜截留污泥取样与处理B絮状污泥取样与处理C普通污泥取样与处理1.2.3技术路线流程图污泥胞外聚合物测定提取污泥性质测定污泥摇床培养颗粒观察颗粒粒径测定显微观察MLSS测定显微观察疏水性的测定生物相观察脂类的测定生物相观察腐殖质的测定生物相观察多糖的测定生物相观察蛋白质的测定生物相观察验证污泥颗粒化并分析不同样品情况EPS中不同化学成分的定量分析对比得出结论，找到EPS中对污泥颗粒化的影响的最大因子样品处理后分三份，其中一份测定污泥的性质，MLSS的测定用于胞外聚合物的化学成分的定量分析。再一份用于验证在摇床中是否有颗粒污泥形成，最后一份同时分析污泥中胞外聚合物的蛋白质、多糖、腐殖质、脂类和疏水性化学成分。经过颗粒粒径部分对比可以最终确定不同来源污泥的形成颗粒的不同规律。胞外聚合物的结果对比可以分析出三种污泥成分上的不同，结合颗粒形成结果，作出结论从而找出影响颗粒污泥形成的最大相关性化学成分因子。2 实验设计2.1内容与方法实验中用到的方法如表2.1分析项目表2.1分析项目测定指标分析方法分析仪器MLSS的测定重量法电子天平生物相观察显微观察电子显微镜粒径分布测定重量法电子天平蛋白质的测定Lowry法紫外可见光分光光度计多糖的测定腐殖质的测定蒽酮法修正Folin-Lowry法紫外可见光分光光度计紫外可见光分光光度计脂类的测定重量法电子天平疏水性的测定BATH法紫外可见光分光光度计实验中用到的仪器如表2.2实验仪器表2.2实验仪器仪器名称型号生产厂家电子显微镜CX31奥林巴斯株式社高速离心机H1850R湖南湘仪实验室仪器开发有限公司电子天平BSA上海精密仪器公司摇床SHA-B常州澳华仪器有限公司温度计TDL-50B广州祥发仪器四位磁力搅拌水浴锅紫外可见光分光光度计UV-2100常州澳华仪器有限公司尤尼柯上海仪器有限公司电磁空气泵ACO-08浙江森森实业有限公司目网上海精密仪器公司电热鼓风干燥器DHG上海恒科学仪器有限公司实验中用到的仪器如表2.3试验试剂表2.3试验试剂试剂名称化学式纯度葡萄糖C6H12O6AR氯化铵NH4ClAR磷酸二氢钾碳酸氢钠硫酸锰硫酸镁氯化钙硫酸铁水正辛烷KH2PO4NaHCO3MnSO4MgSO4CaCl2FeSO4H2OARARARARARARARAR氯化钠NaClAR碳酸钠NaCO3AR氢氧化钠NaOHAR2.2实验不同来源样品性质分析2.2.1实验样品来源与处理本次试验对来源不同的污泥进行颗粒的培养，并找出影响颗粒污泥的是主要因子。实验样品分别来自膜生物反应器中中空纤维膜截留的部分污泥（样品A截留污泥）、膜生物反应器中絮状污泥（样品B絮状污泥）和广州市沥窖污水处理厂二级沉淀池中的污泥（样品C普通污泥），其中从污水处理厂中取回来的普通污泥先曝气24小时才能使用。样品处理步骤：取样：分别用500ml烧杯于膜生物反应器中取300ml膜截留污泥液体和絮状污泥液体，取曝气后的从污水处理厂二级沉淀池取的普通污泥300ml。其中膜截留污泥标为样品A、絮状污泥标为样品B、普通污泥标为样品C。样品预处理：由于本次实验研究颗粒污泥的形成，所以要把样品中的颗粒污泥剔除，取吸管吸取40ml样品A于45ml离心管中，一共取6管分别标记A-1、A-2、A-3、A-4、A-5、A-6，然后放入离心机中，拧好防护盖，在250r/min转速下离心3分钟。样品B、C按同样的方法处理，得B-1、B-2、B-3、B-4、B-5、B-6；C-1、C-2、C-3、C-4、C-5、C-6。离心：取出离心管A-1、A-2、A-3、A-4、A-5、A-6，用吸管分别吸取中上层污泥于烧杯A中；取出离心管B-1、B-2、B-3、B-4、B-5、B-6，用吸管分别吸取中上层污泥于烧杯B中；取出离心管C-1、C-2、C-3、C-4、C-5、C-6，用吸管分别吸取中上层污泥于烧杯C中。除颗粒：用吸管于烧杯A中吸取少量污泥约8ml于平皿上，此时肉眼可明显看到颗粒污泥并将用小吸管将其剔除，颗粒剔除后把剩下的污泥导入烧杯A1中，多次重复步骤，把样品A中的颗粒都剔除。样品B、C同样的处理方法。得到标记为A1、B1、C1的三杯试验品，每烧杯试验品约有200ml。2.2.2样品MLSS的测定混合液悬浮固体浓度（mixed liquid suspended solids），又称为混合液污泥浓度，它表示的是在曝气池单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物的总重量（mg/L），简称MLSS6。该指标可以用来作为活性污泥的一个单位换算指标，可用于定量分析活性污泥中的化学成分。（1）实验原理称量得到一定容积混合污泥的干重与其体积的之比即可得到浓度。（2）仪器和用具定量滤纸，烧杯、滤纸、烘箱、干燥器（备有以颜色指示的干燥剂）；分析天平。 （3）实验步骤将准备好的定量滤纸和50ml烧杯在103-105C的烘箱内烘干2h至恒重，在干燥器中冷却半小时后一起称重，记为mA1；摇匀烧杯A1中样品A(截留污泥)并用量筒量取100ml；将滤纸平铺在抽滤漏斗上，100mL(V1)量筒内的污泥全部倒入烘干的滤纸，过滤（用水冲净量筒，并将水也倒入滤纸）；待完全过滤后，将载有污泥的滤纸用刚刚称重的烧杯装着放在103-105C的烘箱中烘干2h至恒重，在干燥器中冷却半小时后称重，记为m2。样品B(絮状污泥)、样品C（普通）重复上述步骤测定MLSS。（4）计算公式MLSS=(m2-m1)/V1，单位为mg/L。2.2.3样品污泥生物相观察实验在污水处理系统中污泥中的微生物是活性污泥的主要组成部分和生物膜的重要组成部分，虽然不是污水生物净化过程的主要因子，但能对污水处理系统运行性能和效率起到指示作用，不同种类的原声动物、后生动物的出现指示着不同的水质系统和不同的颗粒性质，并且不同的生物生态系统可能对颗粒污泥的形成有着很大影响，所以在进行验证颗粒污泥形成的试验前先观察来源不同的接种污泥的生物群落特征。（1）实验原理污泥中微生物的体积大多数在显微放大的作用下可以清晰看到，放大倍数的不同可以依次观察微生物的群居情况和生物特征。并且根据直接观察原生动物的种类组成、数量、生长和变化状况，能反映出细菌的生长和变化情况，即间接地评价污水处理过程和处理效果的好坏，起指导生产的作用。（2）实验步骤用吸管吸取少量的样品A（截留污泥）取到干净的载玻片上，盖上盖玻片，即制成污泥压片标本；把污泥压片标本放上电子显微镜观察台上，先用低倍显微镜观察生物相的貌；再用高倍镜观察，可进一步看清微生物的结构特征，观察微生物的外形和内部结构，并加以记录和拍照。2.3污泥颗粒化培养与观察2.3.1污泥颗粒化实验（1）实验原理摇床中连续来回振动产生的有一定方向时间规律的力，同时氧气不断溶解进培养基，设置合适的温度使得污泥容易形成颗粒。培养基的营养配方如表2-3-1 营养液配方【5】表2.4营养液配方药品用量(g)葡萄糖7.446NH4Cl1.382KH2PO4NaHCO3MnSO4MgSO4CaCl2FeSO4纯净水0.3172.3160.1730.5840.1240.00914L（2）仪器和试剂摇床、250ml三角瓶、烧杯、电子天平、离心机、离心管、培养皿、吸管、营养液（3）实验步骤称量：用电子天平分别称取1g、5g、10g、15g、20g的样品A、B、C与烧杯中，接种：用营养液将烧杯中的污泥分别洗入于250ml的三角瓶中，然后加入营养液至三角瓶的100ml刻度处，用纱布依次封口，依次贴上标签得培养基A1、A2、A3、A4、A5、B1、B2、B3、B4、B5、C1、C2、C3、C4、C5。摇床培养：将装有液体培养基的15个三角瓶依次固定于摇床上，转速调至180r/min，温度设为25，启动摇床。2.3.2颗粒污泥的观察实验（1）实验原理截留污泥、絮状污泥和普通污泥形成颗粒污泥的颗粒成型规律和生物相变化规律以及对比。（2）仪器和用具光学显微镜、移液枪、移液管、吸管、培养皿、烧杯、载玻片、盖玻片、镊子、酒精灯。（3）实验步骤约每24个小时暂停摇床半个钟，分别取出编号A1、A2、A3、A4、A5、B1、B2、B3、B4、B5、C1、C2、C3、C4、C5的三角瓶，解开纱布封口，摇匀培养基并且用移液枪取5ml污泥混合物于干净的培养皿上；拍照记录污泥混合物外形并根据粒径分布大致数出泥颗粒数和泥团数并记录，记录后把泥倒回原来的三角瓶中，封好纱布，把三角瓶放回摇床中，再次启动摇床；此时会有非常少量的泥截留在培养皿中，用吸管把这少量的泥取到干净的载玻片上，盖上盖玻片，即制成污泥压片标本；把污泥压片标本放上电子显微镜观察台上，先用低倍显微镜观察生物相的全貌、污泥颗粒的大小、污泥结构的松紧程度等并记录；再用高倍镜观察，可进一步看清微生物的结构特征，观察微生物的外形和内部结构，并加以记录和拍照，15个样品同样的观察操作。每隔三天往编号为A1、A2、A3、A4、A5、B1、B2、B3、B4、B5、C1、C2、C3、C4、C5的三角瓶中加入2ml营养液。2.3.3颗粒粒度分布测定（1）实验原理颗粒污泥培养到三十五天的时候，颗粒基本稳定了，此时停止摇床培养，把三角瓶取出，把污泥混合液依次经过大小规格的目筛，截留不同粒径的污泥，然后收集所截留的污泥烘干称重，分析试验A、B、C的累计粒度分布情况。（2）仪器和用具目筛、烘箱、白色托盘、2000ml烧杯、25ml烧杯、吸管、普通滤纸、漏斗、玻璃棒、电子天平、干燥器。（3）实验步骤折好普通滤纸，装在25ml烧杯里。一一配套好依次放进103-105C的烘箱内烘干2h至恒重，在干燥器中冷却半小时后一起称重，分别记录，记为m0；把三角瓶A1里的混合液倒出来进过孔径为1mm的目网，用蒸馏水冲洗同时用2000ml烧杯接着过滤后的混合液。把截留在已经截留了污泥的目网放在白色托盘上面，加入蒸馏水使得污泥悬浮在水中，用吸管吸取污泥滴入已经铺上滤纸的漏斗中，过滤后把截留了污泥的滤纸放回原来配套的小烧杯中；把经过1mm目筛所接得混合液倒出来进过孔径为0.5mm的目网，用蒸馏水冲洗同时用2000ml烧杯接着过滤后的混合液。把截留在已经截留了污泥的目网放在白色托盘上面，加入蒸馏水使得污泥悬浮在水中，用吸管吸取污泥滴入已经铺上滤纸的漏斗中，过滤后把截留了污泥的滤纸放回原来配套的小烧杯中；把经过0.5mm目筛所接得混合液倒出来进过孔径为0.2mm的目网，用蒸馏水冲洗同时用2000ml烧杯接着过滤后的混合液。把截留在已经截留了污泥的目网放在白色托盘上面，加入蒸馏水使得污泥悬浮在水中，用吸管吸取污泥滴入已经铺上滤纸的漏斗中，过滤后把截留了污泥的滤纸放回原来配套的小烧杯中；把经过0.2mm目筛所接得混合液用玻璃棒引流入已经铺上滤纸的漏斗中，过滤后把截留了污泥的滤纸放回原来配套的小烧杯中；把装有截留污泥滤纸的烧杯放进烘箱中80箱内烘干2h至恒重，在干燥器中冷却半小时后一起称重，分别记录，记为m1；前后质量差即为不同粒径污泥的重量。培养基A2、A3、A4、A5、B1、B2、B3、B4、B5、C1、C2、C3、C4、C5同样方法处理。2.4样品胞外聚合物分析胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances, EPS )是活性污泥的主要组成成分，占活性污泥总质量的约80%，占活性污泥中总有机质的质量分数的50%-90%，EPS的组分成分复杂，不但和微生物虚体有关系，还和周围环境关系密切。总体上EPS主要由多糖、蛋白质、腐殖质、脂类等大分子物质组成。其中合理地从混合污泥中提取出EPS才能对EPS的成分进行分析。2.4.1胞外聚合物热提取（1）实验原理对污泥EPS含量进行定量分析的一个关键是EPS的提取，活性污泥EPS的提取讲究有效提取，条件尽量温和，减少细胞破解和溶解。但是近年来EPS的提取方法参差不齐，没有统一的指标，本次采用较为简便的且提取率较高的物理提取法中的热提取法。（2）仪器和试剂离心机，水浴机、离心管、吸管、电子天平、称量纸、烧杯、玻璃棒、500ml容量瓶。0.05%NaCl试剂：用电子天平称取0.2500g的氯化钠固体于称量纸上，溶解于500ml的蒸馏水中。（3）实验步骤取40mL污泥于4000xg离心5min，去掉上清液；用预热至70 C的0.05%NaCl补充至40mL，用涡旋混合器混合1min；在4000xg离心10min，提取的上清液即为外层结合态胞外聚合物（loosely bound EPS，LB-EPS）；离心管中的剩余污泥加入0.05%NaCl溶液补足体积到40mL，加盖密封后于60C水浴提取30min；取出混合均匀后于转速4000xg离心15min，上清液即为内层结合态胞外聚合物（tightly bound EPS，TB-EPS）；所得LB-EPS、TB-EPS各三份，分别标记样品得样品：AL-1、AL-2、AL-3、AT-1、AT-2、AT-3；BL-1、BL-2、BL-3、BT-1、BT-2、BT-3；CL-1、CL-2、CL-3、CT-1、CT-2、CT-3。2.4.2蛋白质测定实验实验原理：蛋白质的测定采用Lowry法，蛋白质在碱性溶液中可形成铜一蛋白质复合物，即蛋白质的肤键与Cu2+鳌合的复合物，此复合物加入酚试剂后，产生蓝色化合物，该蓝色化合物在750nm处的吸光度与蛋白质含量成正比，利用可见分光光度计测定试验品的吸光度，计算供试品的蛋白质含量。(1)配制试剂的方法:试剂A：20g碳酸钠溶解于1L0.1mol/L的氢氧化钠中；试剂B：将1g的酒石酸钾钠晶体溶解于100ml蒸馏水中，然后加入0.5g硫酸铜；试剂C：50ml的试剂A+1.0ml的试剂B，现配现用；试剂D：Folin试剂，使用前用标准的氢氧化钠滴定，以酚酞为指示剂标定该试剂的酸度，一般为2mol/L左右；标准试剂：称取0.1g牛蛋白血清溶解于100ml蒸馏水中，在其中取出20ml再定容至100ml。(2)标准曲线步骤：分别取0、0.2、0.3、0.4、0.6、1m标准试剂于各个10ml比色管中补水至1ml；向每个比色管中加入4ml的试剂C，迅速混合；将混合液静置10min；加入Folin试剂0.5ml，快速混合；将混合液静置30min；750nm波长下测定吸光度，绘制曲线。(3)样品测定步骤：分别取样品AL-1、AL-2、AL-3、AT-1、AT-2、AT-3；BL-1、BL-2、BL-3、BT-1、BT-2、BT-3；CL-1、CL-2、CL-3、CT-1、CT-2、CT-3.各1ml于各个10ml比色管中；向每个比色管中加入4ml的试剂C，迅速混合；将混合液静置10min；加入Folin试剂0.5ml，快速混合；将混合液静置30min；750nm波长下测定吸光度，若吸光度不在标准曲线上，将样品按倍数稀释或按倍数取样测定。2.4.3多糖测定实验实验原理：多糖在浓硫酸的作用下，容易水解为单糖分子，并迅速脱水生成糖醛衍生物，然后与苯酚生成橙黄色化合物，其吸光度与多糖含量成正比关系，通过分光光度法在波长为625nm下测量其分光度，代入多糖标准曲线下可得到多糖含量。(1)配制试剂的方法:蒽酮试剂：称取0.1g蒽酮溶解于50ml浓硫酸中标准试剂：称取干燥的葡萄糖0.1000g，定容至100ml，在其中取20ml定容至100ml为标准试剂，浓度为200mg/L。另取10ml定容至100ml为标准溶液，浓度为20mg/L。(2)标准曲线步骤：取4ml蒽酮试剂于各个10ml比色管中；依次加入标准溶液0、0.2、0.4、0.6、0.8、1m，补水至1ml；将其放到3-5度的水中；用涡旋混合器混合均匀后将其放入沸水中加热15min；到时间后将其取出放入冰水中使其终止反应；冷至室温后在625nm的波长下测量吸光度，绘制标准曲线。(3)样品步骤：取4ml蒽酮试剂于各个10ml比色管中；依次加入样品AL-1、AL-2、AL-3、AT-1、AT-2、AT-3；BL-1、BL-2、BL-3、BT-1、BT-2、BT-3；CL-1、CL-2、CL-3、CT-1、CT-2、CT-3.各1ml；将其放到3-5度的水中；用涡旋混合器混合均匀后将其放入沸水中加热15min；到时间后将其取出放入冰水中使其终止反应；冷至室温后在625nm的波长下测量吸光度，若吸光度不在标准曲线上，将样品按倍数稀释或按倍数取样测定。2.4.4腐殖质测定实验实验原理： (1)配制试剂的方法:试剂A：20g碳酸钠溶解于1L0.1mol/L的氢氧化钠中标准溶液：称腐殖酸0.1g，0.2g氢氧化钠溶解并定容至100ml，取其中4ml再稀释至100ml作为标准溶液，浓度为40mg/l，取其中20ml再稀释至100ml作为标准溶液，浓度为200mg/l(2)标准的测定曲线步骤：分别取0、0.2、0.4、0.6、0.8、1m标准试剂于各个10ml比色管中补水至1ml；加入4ml试剂A，迅速混合；将混合液静置10min；加入Folin试剂0.5ml，快速混合；将混合液静置30min；735nm波长下测定吸光度， 绘制曲线。(3)样品的测定步骤：分别取样品AL-1、AL-2、AL-3、AT-1、AT-2、AT-3；BL-1、BL-2、BL-3、BT-1、BT-2、BT-3；CL-1、CL-2、CL-3、CT-1、CT-2、CT-3.各1ml于各个10ml比色管中；加入4ml试剂A，迅速混合；将混合液静置10min；加入Folin试剂0.5ml，快速混合；将混合液静置30min；735nm波长下测定吸光度，若吸光度不在标准曲线上，将样品按倍数稀释或按倍数取样测定。2.4.5脂类测定实验原理：用极性甲醇和非极性氯仿作溶剂，可与样品中水分形成三元抽取体系，将样品组织中结合的脂质变成游离脂肪，同时也能将诸如磷脂类极性脂质提取出（即将全部脂肪提取出），然后挥发掉溶剂，称重定量。分别取20ml样品污泥A、B、C冷冻干燥后称重；剪碎，按照1g样品加入20ml溶剂的比例加入甲醇/氯仿（1:2v / v）从颗粒中提取脂质，混匀15min后2000r/min离心5min，收集溶液；溶液加入0.2体积的水（20ml溶液加4ml水）或氯化钠（0.9w / v）溶液清洗，涡旋混合器混合几秒钟2000rpm离心10min得到两相液面；把离心后的溶液倒入分液漏斗回收有机相（油相）作为脂质提取物。 通过蒸发有机溶剂并在45的烘箱中干燥15分钟获得总脂质含量。2.4.5疏水性测定实验（1）实验原理：辛烷和污泥中的疏水相相溶（2）实验步骤：污泥清洗：取40ml的截留污泥、絮状污泥、普通污泥，离心(1760xg) 10min去除上清液，加入水相(DI water)，让污泥颗粒重新悬浮于原体积下，再次离心(1760xg)10min去除上清液后，加入水相(DI water)让污泥重新悬浮于原体积下。解絮：往清洗好的污泥中加入适合大小的玻璃珠若干，在涡轮振荡器上振荡l0min后，取出玻璃珠。用水相(DI water)将污泥稀释到初始吸光度Absi=0.200 (600nm)，待测。反应:取一定量活性污泥稀释液，按疏水-亲水相比为5: 1加入一定剂量的辛烷，在涡轮振荡器上振荡120s 取样侧定:静置20min后取水相中的混合液测试吸光度Abse,每个样品测试3次. 计算:相对疏水性按照RH= (1-Abse/Absi) *100%来计算。【3】3 实验结果与讨论3.1实验样品性质分析结果3.1.1样品MLSS的测定结果MLSS测定结果如表3.1表3.1混合液悬浮固体浓度截留污泥A絮状污泥B普通污泥C1烧杯+滤纸g101.040791.5882103.7616M2烘干总重g102.148592.4947106.0066M（g）1.10780.90652.1245MLSS（mg/L）11078906521245MLSS（g/L）11.0789.06521.245结果显示本次试验接种污泥中普通污泥C的污泥浓度最高，截留污泥A次之，絮状污泥B最小，其中普通污泥的污泥浓度几乎是截留污泥的两倍。3.1.2样品污泥镜检观察实验（1）接种A膜截留污泥镜检图见图3.1、图3.2 图3.1污泥外观、线虫(100) 图3.2污泥外观（400）接种A膜截留污泥含有大量丝状菌，污泥厚。 (2)接种B絮状污泥镜检见图3.3、图3.4 图3.3污泥外观（100） 图3.4钟虫、丝状菌（400）接种B絮状污泥含有少量丝状菌，污泥厚。(3) 接种C普通污泥镜检见图3.5、图3.6、图3.7、图3.8 图3.5污泥外观（100） 图3.6轮虫（400） 图3.7污泥外观（100） 图3.8轮虫（400）样品A、B的生物相相近，污泥外观相接近都是有点连接，丝状菌明显，但是大型微生物少。样品C的污泥外观松散，没有明显丝状菌，大型微生物多。3.2颗粒污泥形成中观察结果3.2.1污泥颗粒化观观察结果与分析本实验共有15个样品，由于照片繁多并且取样具有很大的认为随机性，为排除误差，以下为选出的同组中有梯度的照片。A组的污泥颗粒化形成图示如图集3.9 （a）AD3 （b） AD4 （c）AD9 (d) AD15 (e) AD20 (f) AD28 (g ) AD30 ( h )AD35图3.9 A组的污泥颗粒化A组的污泥颗粒化明显，并且出现效果早，颗粒成长速度快，后期颗粒较多，颗粒越来越大，颜色加深，颗粒圆。B组的污泥颗粒化形成图示如图3.10 （a）BD3 （b） BD4 （c）BD9 (d) BD15 (e) BD20 (f) BD28 (g ) BD30 ( h )BD35图3.9 B组的污泥颗粒化B组发生部分污泥颗粒化，但颗粒没有明显的大直径。C组的污泥颗粒化形成图示如图3.10 （a）CD3 （b） CD4 （c）CD9 (d) CD15 (e) CD20 (f) CD28 (g ) CD30 ( h )CD35图3.10 C组的污泥颗粒化样品A、样品B的污泥颗粒化明显，但样品A颗粒化相对样品B的效果明显，且C的颗粒化出现时间较B的来的快。然而样品C的污泥没有明显颗粒化，基本还保留着原来的状态甚至有裂解情况。 结果验证了膜截留污泥的颗粒化，并且还分析出来源不同的污泥颗粒化程度不一样，并要进一步探索找出形象污泥颗粒化程度的主要影响因素。3.2.2污泥颗粒化过程中显微观察结果与分析A膜截留污泥镜检结果如图3.11 (a) AD3污泥(40) (b) A D4 颗粒化(40) (c)AD10污泥（40) （d） AD10颗粒化（100) （e）AD20污泥（40) （f） AD20颗粒化（100)图3.11A 膜截留污泥镜检B絮状污泥镜检结果如图图3.12 (a) BD5污泥 (40) (b) BD5颗粒化 (400) (c ) B D10 污泥(40) (d ) B D10 颗粒化(100) (f ) BD15污泥(40) (g) BD20颗粒化 (100)图3.12 B絮状污泥镜检C普通污泥镜检结果如图3.13 (a ) CD5污泥 (100) (b) C D5 颗粒化 (400) (c ) CD15污泥 (100) ( d ) C D15 颗粒化 (400) (e) C D20 污泥 (X100) (f) C D20 颗粒化 (X400) 图3.13 C普通污泥镜检A组图可看出，在第三天时放大40倍可以看到类似颗粒出现并且，有相对自由状态下的丝状菌在泥团旁边；在第五天时放大400倍可以明显看到污泥颗粒化；在第十天时颗粒化泥团被丝状菌包围，丝状菌有明显缠绕，放大100倍可以清晰看到颗粒化；在第二十天时颗粒化泥团被丝状菌包围，丝状菌几乎存在颗粒外围，放大100倍可以看清四分之一颗粒的内外结构层。B组图可看出，在第五天时放大40O倍可以看到类似颗粒出现并且，有相对自由状态下的丝状菌在泥团旁边；在第十天时放大100倍可以明显看到污泥颗粒化，颗粒化泥团被丝状菌包围，丝状菌有明显缠绕；在第二十天时颗粒化泥团被丝状菌包围，丝状菌几乎存在颗粒外围；放大100倍可以观察颗粒全部。C组图可看出，始终没有出现明显颗粒化，在后期有类似颗粒的泥团出现，其中微生物量多，没有明显丝状菌。可见A、B两组的颗粒化程度想接近，但是A组的相对出现颗粒的时间早两天，并且最后的颗粒也明显大于B组的，两组的丝状菌缠绕情况相近，但是B组的污泥相对颜色深。而C组的没有出现污泥颗粒化。从而可以得出不同来源的污泥的颗粒化程度不一样，可能具有最大影响的微生物是丝状菌类。结果验证了摇床条件下的污泥颗粒化。3.2.3污泥粒径分布结果污泥粒径分布结果见表3.1表3.1 污泥粒度分布样品编号接种污泥gd1(0-0.2)gd2(0.2-0.5)gd3(0.5-1)gd4(1-2)g总gA110.0151 0.0567 0.0078 0.0000 0.0796 A250.0227 0.0485 0.0094 0.0000 0.0806 A3100.0365 0.0439 0.0106 0.0014 0.0924 A4150.0512 0.0710 0.0104 0.0016 0.1342 A5200.0788 0.0330 0.0178 0.0031 0.1327 B110.0246 0.0206 0.0051 0.0000 0.0503 B250.0735 0.0375 0.0082 0.0000 0.1192 B3100.0987 0.0522 0.0124 0.0000 0.1633 B4150.1240 0.0413 0.0354 0.0000 0.2007 B5200.1621 0.0398 0.0227 0.0000 0.2246 C110.0341 0.0000 0.0000 0.0000 0.0341 C250.0745 0.0217 0.0002 0.0000 0.0964 C3100.1199 0.0150 0.0003 0.0000 0.1352 C4150.1942 0.0132 0.0021 0.0000 0.2095 C5200.2599 0.0117 0.0002 0.0000 0.2718 从图中可以简单看到A、B的粒径分布相对集中在d2区，C的粒径分布相对集中在的粒径分布相对集中在d1区，只有A出现d4区，把它归于d3区一起研究。大于0.2mm才是颗粒，故C组污泥基本不发生污泥颗粒化。图3.14 粒径分布1图3.15 粒径分布2图3.16 粒径