強(qiáng)化生物除磷系統(tǒng)中胞外多聚磷酸鹽特性的研究.pdf

1、微生物胞外聚合物(EPS)在污水處理研究領(lǐng)域受到越來(lái)越多的關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)EPS在強(qiáng)化生物除磷(EBPR)體系中對(duì)磷去除方面發(fā)揮了重要的作用，其中也有一定量的聚磷酸鹽(polyP)存在，但對(duì)其缺乏深入的認(rèn)識(shí)。因此，本課題以作為EPS中磷的主要形態(tài)的聚磷酸鹽作為重點(diǎn)研究對(duì)象來(lái)深入了解EPS中磷的特性。主要研究?jī)?nèi)容和研究結(jié)果如下：
　　1.腐殖酸(HA)是EPS主要成分之一，本論文采用多種先進(jìn)分析技術(shù)研究了HA與兩種具有不同鏈長(zhǎng)的典型p

2、olyP化合物(三聚磷酸鈉，STPP;和六聚偏磷酸納，SHMP)之間的相互作用。首先，采用等溫滴定量熱法計(jì)算不同pH條件下HA和polyP結(jié)合的熱力學(xué)參數(shù);然后應(yīng)用31P核磁共振技術(shù)證明HA和polyP之間形成了穩(wěn)定的復(fù)合物;最后，運(yùn)用激光散射技術(shù)探究與polyP結(jié)合之后HA的空間構(gòu)型的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明polyP和HA之間通過(guò)非共價(jià)作用力形成穩(wěn)定的polyP-HA復(fù)合物;polyP上的質(zhì)子受體(如:P=O和P-O-)和HA上的含氧官能

3、團(tuán)之間形成的氫鍵作用是它們結(jié)合的主要驅(qū)動(dòng)力;相對(duì)短鏈polyP(STPP)，長(zhǎng)鏈polyP(SHMP)同HA之間更容易發(fā)生結(jié)合作用。研究結(jié)果證明了腐殖酸與polyP之間的相互作用，表明polyP和EPS之間存在一定的相互作用，并推動(dòng)了EPS中polyP的積累。
　　2.采用高分辨成像和多元素分析法，結(jié)合化學(xué)成分分析闡明了EBPR污泥中胞內(nèi)及胞外含磷物質(zhì)的特性。采用掃描透射電子顯微鏡結(jié)合能量散射X-射線(xiàn)光譜的方法檢測(cè)胞內(nèi)磷和胞外磷的

4、元素分布及組成情況。結(jié)果表明存在三種不同類(lèi)型的polyP，胞內(nèi)polyP顆粒大多存在于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，分散型polyP與細(xì)胞膜結(jié)合在一起，胞外polyP主要存在于EPS中。EPS區(qū)域中的磷主要來(lái)自短鏈polyP和鈣型磷酸鹽沉淀，其中polyP為其主要來(lái)源。本研究采用原位顯像法研究復(fù)雜的EBPR體系，對(duì)EPS中磷的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和成分性質(zhì)開(kāi)展了新的探索。
　　3.采用響應(yīng)曲面法的全因子中心復(fù)合設(shè)計(jì)評(píng)估基質(zhì)濃度、溫度、pH和曝氣速率對(duì)EPS在E

5、BPR體系中對(duì)磷去除方面所發(fā)揮貢獻(xiàn)(以EPS中總磷的含量占污泥總磷含量的百分比表示，TPEPS/TPsludge）的影響。響應(yīng)曲面法有效的分析了這四個(gè)影響因素之間的交互作用，得到不同影響因素和TPEPS/TPsludge之間關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停軌蛴行У赜糜陬A(yù)測(cè)不同條件下TPEPS/TPSS的比值，結(jié)果得到其最大值為6.89％時(shí)的操作條件為:進(jìn)水底物濃度為545.7 mg/L，溫度為23.6℃，pH為7.58，曝氣速率為0.079 m3/h