（环境工程专业论文）微生物次生级代谢产物的研究.pdf

中文摘要 污永生物处理过程中徽生物在降解污染物的霹时会释放大量的微生物次生 级代谢产物，其主要包含溶解性微生物产物( s m p ) 和胞外聚合物( e p s ) ，主要产 生于微生物的基矮分解过程和内源呼吸过程，成分主要为多糖、蛋自质、核酸 ( d n a ) 和腐殖质，并受工艺运行参数的影响，都具有一定的生物可降解性，对 重金属有一定的螫含、吸附作用，并会影响活性污泥的动力学活性和絮凝、沉淀 特性及工艺的处理效果。除此之外，两者又分剐具有各自的形态、成分组成、性 质及其研究侧重点。并且关于s m p 和e p s 的关系认识一赢存在分歧。 本谦遂是在以往研究的基础上，研究微生物次生级代落产物产盘、性震以及 s m p 与e p s 之间的关系。在不同生物体内源呼吸下产出s m p 的试验中，发现 s m p 的产爨过程主要分为分泌；降解；分泌、溶出和降解、溶激匿个阶段，这 与生物体类型、生物体所含的生物种群以及生物体的活性有关。 通过恶臭假单胞菌降解m b r 中活性污泥产出的s m p 的试验，发现s m p 可 以被菲来源微生物所降解，并且s m p 中腐殖屣、芳香族化合物等物质比较容易 被恶臭假单胞菌所降解利用，此外，其它类物质也有一定的可降解性。s m p 分 子量分东呈双峰型。初始s m p 浓度较高，体系中缀菌对有机物降解的麓力恢复 较快。低浓度下s m p 对pp u l i d a 的抑制作用较小。与分子量大于3 0 k d a 的物质 相比，分子量小于l k d a 的物质更易于被降解，而且对菌体抑制作用较弱。 在活性污泥内源呼吸试验中，内源呼吸初期，b o u n de p s 水解生成生物质相 关产物( b a p ) ，生物体细胞自溶过程也释放部分s m p 。在s m p 降解阶段，微生 物体剩用s m p 孛易降解的部分生成b o u n de p s 和基质幂| j 瘸相关产物( u a p ) ，同 时细胞存在一定程度的水解。之后，主要是b o u n de p s 水解生成b a p 及细胞自 溶过程。大部分细腱宣溶物首先被b o u n de p s 吸附，然后再溶解到s m p 体系中， 并且b o u n de p s 对s m p 中大分子物质有吸附一解吸作用。当s m p 被降解到一定 程度时，其毒性作用增强，开始抑制微生物活性，而在毒性环境下，微生物又产 澎更多的s m p 。 关键词：微生物次生级代谢产物；溶解性微生物产物( s m p ) ；貔井蒙合镌 ( e p s ) ；生物可降解性；分予量分布( m w d ) ；吸附；自溶 a b s t r a c t s o l u b l em i c r o b i a lp r o d u c t s ( s m p ) a n de x t r a c e l l u l a rp o l y m e r i cs u b s t a n c e s ( e p s ) a r et h em a i nm a t t e r so fm i c r o b i a ls e c o n d a r ym e t a b o l i t e s ，w h i c ha r er e l e a s e dl a r g e l y b ym i c r o o r g a n i s m sw h i l eo r g a n i cp o l l u t a n t s a r eu t i l i z e di n b i o l o g i c a lw a s t e w a t e r t r e a t m e n t t h e ya r em a i n l ye x c r e t e dd u r i n gs u b s t r a t em e t a b o l i s mp r o c e s sa n db i o m a s s d e c a yp r o c e s s ，a n dt h em a j o r i t yc o m p o n e n t so f t h e ma r ep o l y s a c c h a r i d e s ，p r o t e i n s ， d n aa n dh u m i cs u b s t a n c e s ，w h i c ha r ea f f e c t e db yt h ep r o c e s sp a r a m e t e r s 。b o t ho f t h e mc a nb eb i o d e g r a d e di ns o m ed e g r e e ，a n da c ta sl i g a n d sa n dc o m p l e xw i t hh e a v y m e t a l sc o m m o n l yf o u n di nw a s t e w a t e r sa n ds l u d g e s i na d d i t i o nt oe f f e c to nt h e e f f l u e n t ，t h e yc a na l s oi n f l u e n c et h ek i n e t i ca c t i v i t ya n dt h ef l o c c u l a t i n ga n ds e t t l i n g p r o p e r t i e so f a c t i v a t e ds l u d g em i c r o o r g a n i s m s e x c e p tf o rt h e s e ，e a c ho t h e rh a s i t so w n p h y s i c a ls t a t e 、c o m p o s i t i o n 、c h a r a c t e r i s t i c sa n de m p h a s i so fs t u d y a n d t h e r ea r e c o n t r a d i c t i o n sa b o u tt h er e l a t i o n s h i p so fs m pa n de p sa l lt h et i m e s u p o nt h ef o r m e rr e s e a r c h e s ，t h ef o r m a t i o n 、c h a r a c t e r i s t i c so f m i c r o b i a ls e c o n d a r y m e t a b o l i t e sa n dt h er e l a t i o n s h i p so fs m pa n de p sa r es t u d i e d i nt h ee x p e r i m e n to f t h e f o r m a t i o no fm i c r o b i a ls e c o n d a r ym e t a b o l i t e se x c r e t e db yd i f f e r e n tm i c r o o r g a n i s m si n e a c hd e c a yp r o c e s s ，i t sf o u n dt h a tt h ef o r m a t i o np r o c e s so fs m pc a nb ed i v i d e df o u r m a i np h a s e s e x c r e t i n g ；b i o d e g r a d i n g ；e x c r e t i n ga n da u t o l y z i n g ；b i o d e g r a d i n ga n d a u t o l y z i n gp r o c e s s ，a n di t sa s s o c i a t e dw i t ht h et y p eo fm i c r o o r g a n i s m s 、t h es p e c i e s c o n t a i n e di nt h em i c r o o r g a n i s m sa n dt h ea c t i v i t yo fm i c r o o r g a n i s m s t h r o u g ht h ee x p e r i m e n to fb i o d e g r a d a t i o no fs m pb yp p u t i d a ，i td i s c o v e r s t h a t s m p p r o d u c e db ya c t i v a t e ds l u d g ei nm b r a r eb i o d e g r a d a b l eb yo t h e r ( n o tt h e i ro w n ) m i c r o o r g a n i s m s ，a n dt h a th u m i cs u b s t a n c e sa n da r o m a t i c s u b s t a n c e se t c ，a sp a r t c o m p o u n d so fs m p ，a r er e a d i l yd e g r a d e db yp p u t i d a t h e m o l e c u l a rw e i g h t d i s t r i b u t i o no fs m pe x h i b i t e dab i m o d a ls t y l e t h ed e g r a d a t i o na b i l i t yo ft h eb a c t e r i a r e n e w sm o r ef a s t e ri nt h eh i g h e rc o n c e n t r a t i o no fo r i g i n a ls m p ，a n ds m pi n h i b i t s p p u t i d af r o mr e s p i r a t i o nm o r el i g h t l yi nt h el o w e rc o n c e n t r a t i o no fo r i g i n a ls m p i n t h ew h o l ep r o c e s s c o m p a r i n gw i t ht h eh i g hm wm a t e r i a l s ( 3 0 k d a ) ，t h el o wm w m a t t e r s ( lk d a ) a r em o r er e a d i l yd e g r a d e d ，a n di t si n h i b i t i o ni sm o r el i g h t l y t o b a c t e r i a i nt h eb e g i n n i n go ft h ee x p e r i m e n to fa c t i v a t e ds l u d g ed e c a yp r o c e s s ，b o u n de p s a r eh y d r o l y z e dt ob i o m a s sa s s o c i a t e dp r o d u c t s ( b a p ) ，a n dt h ec e l ll y s i sp r o d u c t sa l s o c o n s t i t u t ep a r to fs m e i nt h ep h a s eo fs m p b i o d e g r a d a t i o n ，p a r to fs m p ，b e i n g b i o d e g r a d a b l e ，a r eu t i l i z e db ya c t i v eb i o m a s sa sr e c y c l e de l e c t r o nd o n o r s a tt h es a m e t i m e ，b o u n de p sa n du t i l i z a t i o na s s o c i a t e dp r o d u c t s ( u a p ) a r ep r o d u c e d ，a n dt h e r e e x i s t sc e l ll y s i sf a i n t l y l a t e r ，t h ed o m i n a t i n gp r o c e s s e sa r eb o u n de p s h y d r o l y z i n gt o b a pa n db a c t e r i a a u t o l y s i s t h em o s tp r o d u c t so fc e l l a u t o l y s i sa lea d s o r b e db y b o u n de p sa tf i r s t ，a n d t h e nd i s s o l v e di n t ot h es m p s y s t e m a n dt h e r ee x i s t s a d s o r p t i o n d e s o r p t i o nb e t w e e nb o u n de p sa n dt h eh i g hm wf r a c t i o n so fs m e w h e n d e g r a d e df o rs o m et i m e ，t h et o x i c i t yo fs m pe n h a n c e s ，s t a r t i n gt or e s t r a i nt h ea c t i v i t y o fb i o m a s s w h i l ei nt h ep r e s e n c eo ft o x i cm a t e r i a l s ，m o r es m pa l er e l e a s e d b y m i c r o o r g a n i s m s k e yw o r d s ： m i c r o b i a l s e c o n d a r ym e t a b o l i t e s ：s o l u b l em i c r o b i a l p r o d u c t s ( s m p ) ；e x t r a c e l l u l a rp o l y m e r i cs u b s t a n c e s ( e p s ) ：b i o d e g r a d a b i l i t y ： m o l e c u l a rw e i g h td i s t r i b u t i o n ( mw d ) ；a d s o r p t i o n ：a u t o l y s i s 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其拖入已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得鑫星叁堂或其他教育机构的学位或证 书丽使用过豹材料。与我一圊王作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位警文作者签名：至金孚 签字日期 砷年h 。帅 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解苤鲞基堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权墨鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向囡家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学馒论文作者签名：王金军 签字日期： 川年 6 月心日 导师签名： 每戳 辩醐7 月l r 日 第一章绪论 第一章绪论 1 重溶解惶微生物产物的研究现状 本节主要围绕溶勰性微生物产物的含义分类、成分、性质、影响溶群性微生 物产物产量的工艺参数以及溶解性微生物产物的处理等方面进行综述。 1 1 1 溶解性微生物产物的含义与分类 微生物在生长和内源衰减过程中会产生有机物，但是由于试验分析困雉，或 者出水组分太复杂，使得追踪这些组分的来源相当困难，所以很多研究溶解性微 生物产物时没有明确的定义。b o e r o 等i l 】认为溶解性微生物产物是由底物降解和 缨缒内源分鬃的孛阕产物耩最终产物所组成。n o g u e r a 等1 2 1 认为溶惩性微生物产 物为简单底物矿化过程中由底物代谢和生物衰减而产生的一类有机化合物，而当 底物没有完全矿化时，例如发酵反应，底物不完全降解的产物不应该属于溶解性 微生物产物。k u o 和p a r k i n l 3 j 和k u o 等吲也支持这个观点，在其以葡萄糖为底物的 厌氧系统研究中，定义溶解性微生物产物为： 溶解性微生物产物s m p = - 可溶性c o d 。1 7 h a e 一1 5 lk p r - l 。s 2 h 转u - 1 07 g l u 其中h a c ：乙酸( m g l ) ，h p r ：丙酸( m g l ) ，h b u ：正丁酸和异丁酸( m g l ) ， g l u ：葡萄糖( m g l ) ，系数l + 0 7 、1 5 l 、1 8 2 是在假定挥发性酸和葡莓糖完全氧 化为二氧化碳和水的基础上分别得到的转化因子。 部分微生物学家把微生物产物分成三类：生长同步、生长相关翘生长无关产 物。c h u d o b a 把活性污泥中微生物产生的有机物分成：( 1 ) 微生物与环境褶甄作用 后产生的排泄物；( 2 ) 底物代谢和微生物生长产生的化合物以及( 3 ) 微生物衰减和 降解释放的仡合物三三类。并认为( 1 ) 类客 3 ) 类物质可以躲类于生长无关产物，两 ( 2 ) 类物质可以归类于生长同步和生长相关产物。根据细菌的生长阶段，n a m k u n g 和r i t m a n n 把溶解憔微生物产物分成两类：基质利用相关产物( u a p ) ：由基质利 用和细胞生长的副产物组成，由基质利用比速率决定；生物质相关产物( b a p ) ： 由细胞体内源呼吸的副产物组成，由细胞浓度决定i 引。 第+ 奄绪论 1 1 2 溶解性微生物产物的成分分析 2 0 世纪六七十年代以来，研究者确定了以微生物为来源的一些化合物，例如 腐殖酸、获黄霉酸、多聚糖、蛋自质、核酸、有枕酸、氨基酸、抗生素、胞钤酶、 铁质运载体、细胞的组织成分和能量代谢产物。u r b a i n 等1 6 】报道u a p 主要是原始 底物转化成的小分子含碳化合物，b a p 是包含碳和氮的细胞大分子物质。h e j z l a r 帮c h u d o b a 发现活性污泥反应器出永中大分子部分包含耱、氨基糖、糖醛酸帮氨 基酸。s c h i e n e r 等发现厌氧折流式反应器( a b r ) 中高分子量物质为杂多糖，其中 包含单耱霸氮基糖1 5 l 。大量研究结果都认为进水不同，墨水也不相网，餐可能不 同出水中都含有普遍物质( i i p s m p ) ，并且组成类似。 1 1 3 溶鼹性微生物产物的性质 ( 1 ) 溶解 生微生物产物的分子量分布 溶解性微生物产物分子量分布测定方法有两种：凝胶渗透色谱( g p c ) ，为连 续分布；超滤法( u f ) ，为离散分布。超滤法可以通过连续或平行的采样方法测 定，如图l ， 所示。平行采样法不需要连续豹过滤处理，所潋采爝较多。l o g a n 和j i a n g 门发现，连续采样方法与平行采样方法相比，所得大小分布存在一定的误 差。 样品 样晶 渗透液渗透液渗透液渗透液 渗透液 保留液 保留液保留液保留液 保留液 踅1 1 经孀溺欺超滤洼溺定溶勰牲有辊畿分子量分露戆操裕步骤 上为平行操作；f 为连续操作 2 透液 第“章绪论 a m y 等报道凝胶渗透色谱得出的分子量比超滤法高，并i e ip h 对凝胶色谱有 明显影响。p a r k i n 和m c c a r t y 发现经好氧处理秘来经处理的市政污水q h 5 0 - - 6 0 溶 解性有机氮( s o n ) 和c o d 的表观分子量不到1 8 k d a 。n a m k u n g 和r i t m a n n 发现， 尽管酚是生物膜反应器的唯一有机碳源，但好氧处理出水中可溶性有机碳( s o c ) 中7 0 的分子量都太于i k d i a p j 。 b o e r o l 8 】等研究了葡萄糖和酚废水处理中溶解性微生物产物分子量分布，把 溶解性微生物产物的产生越分成三种类壅：由原始底物盔接转化两成( 类登1 ) ； 低分子量溶解性微生物产物聚合而成( 类型l i ) ；细胞内源衰减产生( 类型i i i ) 。发 现两种不同底物产生的结果类似，溶解性微生物产物的低分子量部分( i k d a ) 隶 属于类型l ，但随着时间的延长不断减少，并聚合成了高分子量化合物。 k u o 和p a r k i n 发现厌氧系统溶解性微生物产物的分布与好氧系统类似，大部 分溶解性微生物产物呈双峰分布：分子量小于i k d a 和大于1 0 k d a ；面分子量在 l k d a 10 k d a 之间的含量较低。s c h i e n e r 等测定了a b r 中溶解性微生物产物的分 子量分布，发现3 0 1 捻分子量小于i k d a ，纛有2 5 錾j 分子量大予1 0 0 k d a 。并且 随着反应器内溶解性微生物产物百分率的下降，高分子量的化合物不断增加i 引。 b a r k e r 等【9 垮陵道厌氧出水2 2 的分子量大于3 0 0 k d a ，8 9 的分子量小于i k d a 。 对溶解性微生物产物的分子量分布研究进行简单归纳，结果如下： 生化出水比进水中含有更多的高分子量化含物； 生化毽东掰含佬合物分子量分番范罄缀宽( b k 5 0 k d a ) ； 进水分子量呈双峰分布，其中以低分子量部分( 3 0 0 k d a ) 溶解性微生物产物在好氧条件下降解率为8 6 ， 在厌氧条件下为4 。而低分子量( n i 2 + z n 2 + ；而在活性污泥中的顺序为c u 2 + z n 2 + n i 2 + c d 2 + ，并且活 性污泥对重金属的络合能力小于消化污泥。m o r p e r 在反应器中设计厌氧污泥与重 金属离子保持最大程度的接触。反应器运行期间i 勾c u 2 + 、n i 2 + 、z n 2 + 署i i h 9 2 + 的 去除率超过9 9 ，c a + 的去除率达到7 5 。 另外环境因素会影响微生物分泌e p s 对重金属的吸收能力。f u k u s h i 等在培养 基中加入蛋白胨、镉、胱氨酸后与对照组相比，重金属吸收能力明显提高，c u 2 + 和c d 2 + 的吸附量分别为原来的3 6 9 和2 7 11 。这些物质能够增) h i e p s 的分泌量， 有利于重金属的吸附。w a n g 等渺j 认为溶液中的p h 及有机物含量是影响污泥重金 属吸附的关键因素。当溶液p h 值较低时，h + 与金属离子竞争吸附位点；有机物 含量较高时，其与金属离子发生结合，都会导致金属吸附量降低。不同微生物、 不同生长条件都会影响e p s 的组成，从而造成与金属结合性能的差别。 e p s 是一种非生物活性的重金属吸附剂，它不受生长环境的限制，以及重金 属离子对活细胞破坏的影响，因此e p s 在环境领域中有广泛的应用前景。 1 3 溶解性微生物产物与胞外聚合物的关系研究 1 3 1 溶解性微生物产物与胞外聚合物的相似之处 通过上述总结，发现e p s 和s m p 都是在能量代谢和微生物合成过程中产生的 包含电子和碳的有机物质1 3 6 1 ，即都是微生物次生级代谢的产物；并且主要组成成 分相同：多糖、蛋白质、核酸和腐殖质；性质方面都具有一定的生物可降解性； 对重金属有定的螯合、吸附作用；组成、含量均受到工艺运行参数的影响：并 会影响活性污泥的动力学活性和絮凝、沉淀特性及工艺的处理效果。 1 4 第。章绪论 1 3 2 溶解性微生物产物与胞外聚合物的不同之处 虽然e p s 和s m p 都产生于能量代谢和微生物合成过程中，但两者之间的关键 不同是：s m p 是完全可溶解的，而e p s 大部分都是与固体相关联，虽然并不全是 1 0 0 的关联，但是e p s 大部分是不可溶解的【3 刚。 1 3 3 统一理论提出的基础 ( 1 ) s o l u b l ee p s 与b o u n de p s n i e l s e n 等【2 4 】就生物膜t p e p s 的产生建立了概念上的模型。认为微生物的产物 分为：新合成的微生物细胞、b o u n de p s 和s o l u b l ee p s 。b o u n de p s 和s o l u b l ee p s 包括细菌产生的聚体、衰减产物和水解产物。所有这些物质呈束缚态，或者溶解 态。并认为s m p 包含在s o l u b l ee p s 之中。即： b o u n de p s 被细菌水解酶溶解或水解后，生产的水解产物称之为s o l u b l ee p s ； s o l u b l ee p s 也包含所附着有机物的水解产物和细胞衰减所释放的有机物质； 部分s o l u b l ee p s 可以被细胞循环利用，类似于s m p 的生物降解过程。 而h s i e h 等1 2 5 j 认为s o l u b l ee p s 是附着在细胞上的e p s 通过溶解、水解或者是细 胞表面的剪切力作用而释放出来的物质，它可以被活性微生物所利用。h s i e h 等 的主要观点是： b o u n de p s 包含与生长有关的产物及与微生物有关的产物，这一点与n i e l s e n 等1 2 4 j 的观点不同； s o l u b l ee p s 只是b o u n de p s 的溶解产物： 只有s o l u b l ee p s 是具有生物可降解性。 ( 2 ) 胞外聚合物与惰性微生物 s m p 学派可能认为部分b o u n de p s 是惰性微生物。在内源衰减过程中，部分 衰减微生物没有被氧化，而是积聚成惰性微生物。n i e l s e n 和j a h n l 2 6 1 样提出，除 了微生物自身分泌的高分子量的黏性物质外，e p s 还包含细胞水解产物和衰减微 生物，而衰减微生物正是惰性微生物的组成，因此至少部分惰性微生物是b o u n d e p s 的组成。除了e p s j - ，惰性微生物还包含其它固体物质，如；死细胞的残渣、 捕获的悬浮固体和无机沉淀物。如果b o u n de p s 是由基质利用和微生物合成过程 直接产生的，那么部分b o u n de p s 很可能是活性微生物的组成。 ( 3 ) 统一理论提出的假设条件 之所以会出现s m p 学派忽略e p s ，e p s 学派忽略s m p 的现象，根本原因是两 个学派研究的方向不同。s m p 学派的研究方向是出水质量和污泥产量，e p s 学派 第。章绪论 主要是研究生物膜或者絮体的性质。针对这种矛盾，l a s p i d o u 等【蚓在事实的基础 上，提出了以下六点假设，分别是： 在颗粒有机基质水解不重要的条件f ，s m p 和s o l u b l ee p s 是同种物质； b o u n de p s 可以水解生产b a p ： s o l u b l ee p s 中与生长有关的那部分物质与u a p 相同； s o l u b l ee p s 可以聚合形成b o u n de p s ： b o u n de p s 的产生与生长有关，并且产生速率与基质利用速率成正比； b o u n de p s 的部分属于新合成的活性微生物，另一部分属于惰性微生物。 1 3 4 统一理论的内容 l a s p i d o u 等m j 在上述的基础上，进一步提出了统一理论，使得两个学派的 观点达成一致。如图1 2 所示，统一理论揭示了活性微生物、e p s 、u a p 、b a p 及惰性微生物之间的相互关系，并且反映了六点假设中的所有机理： s o l u b l ee p s 和s m p 是相同的； b o u n de p s 可以水解生成b a p ； u a p 直接由基质利用过程生成，并且生成速率与基质利用速率成比例： b o u n de p s 直接在基质利用过程中产生，其产生速率与基质利用速率成比例； 活性微生物由b o u n de p s 和活性细胞组成，但部分e p s 属于惰性微生物范畴； 死亡的细胞残渣由微生物内源衰减过程产生，是惰性微生物的组成之一； u a p 和b a p 具有一定的可生物降解性，可以被细胞当作电子供体循环利用。 ! 一一一j 图l - 2 微生物次级代谢产物的生成 1 6 第章绪论 为进一步对该理论进行量化，l a s p i d o u 等又提出了创建模型的方法。研究结 果表明，大部分e p s 是活性微生物，而当衰减为主要过程时，e p s 更容易积聚。 当基质利用率不大时，b a p 是主要的溶解性成分，并且b a p 是e p s 的水解产物， 剩余惰性微生物是活性微生物的衰减产物。当基质利用率很大时，u a p 也是主要 的溶解性成分闭j 。 而a q u i n o 沁j 等研究发现：b o u n de p s 不是b a p 的唯一来源，微生物细胞衰减 过程也会释放相对分子质量高的s m p ，这些物质也是b a p 的来源之一。 1 4 本课题的目的和意义 综上所述，微生物次生级代谢产物在污水生物处理系统中起着举足轻重的作 用。但关于微生物次生级代谢产物的产生及其性质、对污水生物处理的影响、尤 其是溶解性微生物产物与胞外聚合物之间的关系还缺乏系统深入的研究。这在很 大程度上限制了对污水生物处理本质的认识，进而影响高效生物处理技术在废水 处理工程中的应用与发展。 基于以上分析，本课题主要针对不同生物体对s m p 产出的相对贡献，s m p 的生物可降解性、毒性、分子量分布以及s m p 与e p s 之间的关系展开深入研究， 为实现高效生物处理提供必要的理论基础。同时，本课题是天津市应用基础研究 计划项目污水处理中e p s 、s m p 与生物多样性技术研究( 0 7 j c z d j c 0 2 1 0 0 ) 的一小部分内容，也为该项目的后续深入研究提供一定的参考与支持。 1 5 研究内容 主要研究内容如下： ( 1 ) 以恶臭假单胞菌以及四种不同来源的活性污泥为材料，在内源呼吸下， 分别进行纯菌产出s m p 的试验和不同混合生物体产出s m p 的试验，研究不同生 物体对s m p 产出的相对贡献。 ( 2 ) 采用恶臭假单胞菌，进行m b r 中活性污泥所产出的s m p 的降解试验，研 究对于非来源微生物，s m p 的生物可降解性、毒性及分子量分布。 ( 3 ) 以四种不同来源的活性污泥为材料，在相同培养条件条件下进行活性污 泥内源呼吸试验，通过测定m l s s 、d h a 、e p s 、s m p 、d n a 等展开s m p 与e p s 的关系研究。 1 7 第二章试验材料与方法 2 1 试验材料与试剂 2 1 1 试验材料 第二章试验材料与方法 ( 1 ) 菌株 恶臭假单胞菌( 尸p u t i d a 1 11 3 0 ) 购买于中国科学院微生物研究所中国普 通微生物菌种保藏中心。 ( 2 ) 活性污泥 活性污泥分别取自于天津大学5 5 斋中水回用系统m b r ( 编号为活性污泥 一1 ) 、游泳馆中水回用系统m b r ( 活性污泥一2 ) 、自行设计的浸没式m b r ( 活性污 泥一3 ) 及加铁盐的m b r ( 活性污泥- 4 ) 。 ( 3 ) 试验用溶解性微生物产物 试验用s m p 取自于自行设计的浸没式m b r 反应器有效容积为1 0 l ，内设有 机械搅拌，膜组件下由曝气头供氧。反应器污泥接种于天津大学游泳馆中水回用 系统中的膜生物反应器。反应器进水为人工配水，模拟城市生活废水浓度，其组 成见表2 - l 所示；膜通量1 6 l h ；温度室温；p h 自然变化。 ( 4 ) 培养基 表2 1 人工配水组成及含量m g l 成分 浓度 葡萄糖 ( n h 4 ) 2 s 0 4 n a h c c h m g s 0 4 7 h 2 0 k h 2 p 0 4 f e c l 3 6 h 2 0 c a c l 2 1 8 彻 脚 如 为 4 m 第_ 章试验材料与方法 试验所需培养基配方如表2 2 所示。 培养基配置好之后，用1 0 n a o h 溶液调节p h 为7 0 ，于1 2 1 下高压灭菌 2 0 m i n ，备用。 表2 - 2 培养基名称及其组成1 0 3 m e , l 名称 配方 斜面培养基 牛肉膏3 ：蛋白胨4 ；n a c i5 ：琼脂粉1 5 ， 肉汤培养基 牛肉膏3 ；蛋白胨4 ；n a c i5 种子培养基0 6 3 i 无机盐培养基a ) 无水葡萄糖5 0 ；( n h 4 ) 2 s 0 4 2 ；n a 2 h p 0 46 ；k h 2 p 0 4 3 ；n a c i3 ； m g c l 23 ；c a c | 20 0 111 ；f e c l 3 6 h 2 00 0 0 1 6 ：维b l0 0 0 2 5 ( n i - t , ) 2 s 0 40 2 2 0 ：n r h c 0 30 0 5 0 ；m g s 0 4 7 h 2 00 0 5 0 ；k h 2 p 0 4 0 0 2 3 ；f e c l 3 6 h 2 00 0 0 4 ；c a c l 20 0 1 0 a ) t o c = 1 6 0m g l 的无机盐培养基配方 2 1 2 试验试剂 本试验所用的主要药品试剂如表2 3 所示。 表2 - 3 试验所用卡要药品试剂 1 9 第二章试验材料与方法 续表2 3 2 2 试验仪器 本试验所用主要试验仪器如表2 4 所示。 表2 4 试验所用丰要仪器 第_ 章试验材料与方法 2 3 试验方法 假单胞菌属是活性污泥的优势菌之一，而恶臭假单胞菌p p u t i d a 对酚类、樟 脑、正辛烷、苯乙酸、萘、水杨酸、甲苯、二甲苯等芳香化合物具有很好的降解 作用，并且还参与共代谢。n i e l s e n l 2 4 1 和h s i e h l 2 5 1 都采用p p u t i d a 培养单一菌种的 生物膜，分别研究。 所以课题采用具有代表性的恶臭假单胞菌，进行单一菌种试验。真空冷冻干 燥菌活化后，先后于肉汤培养基( 1 8 0 r p m ，3 0 c ，2 4 h ) 和种子培养基( 1 2 0 r p m ， 3 0 ，1 8 h ) 中振荡培养