CN105293849A

CN105293849A - 一种生物脱氮污泥紧密结合型胞外聚合物(tb-eps)提取方法

Info

Publication number: CN105293849A
Application number: CN201510822689.0A
Authority: CN
Inventors: 焦二龙; 高春娣; 樊士信; 李任飞; 田烨; 彭永臻
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2015-11-24
Filing date: 2015-11-24
Publication date: 2016-02-03

Abstract

一种生物脱氮污泥紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)提取方法，涉及污水生物处理领域。采用超声的方法，超声强度为180-220W，超声时间5min-20min可以快速高效地提取生物脱氮类污泥胞外聚合物，提供此类污泥TB-EPS中蛋白质、多糖及DNA的最优提取方法，为后续准确定量及研究污水处理过程中生物脱氮污泥性状提供技术参数。

Description

一种生物脱氮污泥紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)提取方法

技术领域

本发明涉及污水生物处理领域，提供一种针对生物脱氮污泥紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)提取方法，可以快速高效地提取生物脱氮类污泥胞外聚合物，为后续蛋白质、多糖及DNA的准确定量提供稳定高效的提取方法，有助于后续污水处理过程中生物脱氮污泥性状的研究。

背景技术

胞外聚合物(ExtracellularPolymericSubstances，EPS)是在一定环境条件下由微生物，主要是细菌，分泌于体外的一些高分子聚合物。主要成分与微生物的胞内成分相似，是一些高分子物质，如多糖、蛋白质和核酸等聚合物。研究报道认为EPS作为活性污泥中除细胞和水分之外的重要成分，其主要来源于微生物细胞代谢的分泌物、细胞自溶产生的聚合物、细胞脱落的表面物质及进水基质中的相关组分，其含量约占活性污泥总有机质50％～90％。

近年来，有学者提出了EPS分层组分划分:黏液层(slime)、松散附着EPS(looselyboundextracellularpolymericsubstances，LB-EPS)和紧密黏附EPS(tightlyboundextracellularpolymericsubstances，TB-EPS)。EPS的组分及含量对活性污泥的絮凝、沉降及脱水等操作性能有着重要的影响。EPS提取所选方法要尽可能准确地将其从细胞表面提取分离出来，并且需要温和的提取方法，避免细胞的内聚物泄漏到胞外，造成细胞的裂解和溶解。对胞外多聚物(EPS)的提取通常以EPS中核酸的相对含量作为检验细胞破坏程度的标准。目前，对EPS的提取大致分为物理和化学两大类方法，但各自都有不同的优缺点，例如：在众多提取方法中,甲醛-NaOH法因具有较强的提取能力，但会对后续测定产生影响，虽然在提取EPS之后,可以采用透析法去除残留的甲醛，然而,透析过程通常需要很长时间且容易造成EPS损失,增加测定误差，至今对污泥EPS的提取仍无统一的标准方法。

为了更好地研究污泥各层的EPS及其组分对污泥性能的影响，需要针对不同污泥采取更具针对性的优化提取方法，准确地对污泥中的紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)进行提取，从而准确定量分析EPS中各组分含量，评价污泥特性。

发明内容

针对上述研究的不足之处，本发明提供一种针对生物脱氮类污泥紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)提取方法，可以快速高效地提取生物脱氮类污泥胞外聚合物，为后续蛋白质、多糖及DNA的准确定量提供稳定高效的提取方法，以便后续进行生物脱氮污泥特性的研究。

一种针对生物脱氮类污泥紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)提取方法，其特征在于：包括以下步骤

生物脱氮污泥系统中污泥混合液悬浮固体浓度(MLSS)平均值为2000-3000mg/L(优选2700mg/L)，污泥体积指数(SVI)平均值为70-130mL/g(优选98mL/g)，系统氨氮去除率为100％；针对此生物脱氮污泥紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)蛋白质和多糖提取采用超声强度为180-220W，超声时间5min-20min，优选192W超声20min。

将上述生物脱氮污泥提取完疏松型胞外聚合物(LB-EPS)后的污泥底物用1*PBS溶液恢复原体积，然后进行超声。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明提供的针对生物脱氮污泥胞外聚合物(EPS)提取的优化方法主要是针对生物脱氮功能污泥中紧密结合型胞外聚合物的提取优化方法，确定了提取此类污泥胞外紧密结合型聚合物的最优超声强度。

(2)本发明提供的主要针对提取生物脱氮功能污泥中紧密结合型胞外聚合物的方法，确定了最优超声强度条件下不严重破胞提取紧密结合型胞外聚合物的最优超声时间，对此类污泥中胞外聚合物的提取提供指导参数。

附图说明

图1不同超声强度条件下TB-EPS提取效果图；

图2不同超声时间条件下TB-EPS提取效果图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方法对本发明作进一步详细说明，但本发明并不限于以下实施例。

实施例1

1、确定生物脱氮类污泥的基本参数：平均混合液悬浮固体浓度(MLSS)为2700mg/L，平均污泥体积指数(SVI)值为98mL/g，系统氨氮去除率为100％，总氮平均去除率为56.8％(系统进水总氮平均值为71.6mg/L)；

2、取180ml试验污泥样品通过1.2mm的网筛去除粗砂等物质，均分为12组，每份15ml泥样；

3、过筛的原泥在4℃沉淀1.5小时，用虹吸管将上层溶液收集为supernatant层EPS；

4、将沉淀物用离心机2000g条件下离心15分钟，上层液收集为slime层EPS；

5、底物用1*PBS溶液恢复原体积，悬浮液在5000g条件下离心15分钟，上层液收集为LB-EPS；

6、将提取完疏松型胞外聚合物(LB-EPS)后的污泥底物用1*PBS溶液恢复原体积；

7、分别采用总功率为480w的20％、30％、40％、50％、60％的超声强度对第1-5号样品进行5min超声处理，采用20000g转速离心20min收集上层液为超声5min条件下不同超声强度提取的TB-EPS。

8、固定试验的超声强度为40％，分别采用5min、10min、15min、20min、25min、30min、40min的超声时间对第6-12号样品进行超声处理，采用20000g转速离心20min收集上层液为超声强度40％条件下不同超声时间提取的TB-EPS。

9、将各组提取的TB-EPS用0.45μm的滤膜过滤；

10、建立folin-酚法蛋白质标线、蒽酮法多糖标线和二苯胺法DNA标线，并测定样品中蛋白质、DNA和多糖含量；

11、将不同超声强度条件下得到的EPS提取数据结果进行分析比较(图1)，试验得到此生物脱氮污泥紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)蛋白质和多糖提取最优超声强度为40％，超声5min时间提取出的蛋白质、多糖及DNA含量分别为19.74、8.86及1.55mg/L,DNA百分含量为5.14％,未出现严重破胞；

12、将不同超声时间条件下得到的EPS提取数据结果进行分析比较(图2)，试验得到针对此生物脱氮污泥紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)蛋白质和多糖提取超声强度为192W条件下最优超声时间为20min，提取出的蛋白质、多糖及DNA含量分别为148.05、14.91及10.34mg/L,DNA百分含量为5.97％，未出现严重破胞。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种针对生物脱氮类污泥紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)提取方法，其特征在于：包括以下步骤

生物脱氮污泥系统中污泥混合液悬浮固体浓度(MLSS)平均值为2000-3000mg/L，污泥体积指数(SVI)平均值为70-130mL/g，系统氨氮去除率为100％；针对此生物脱氮污泥紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)蛋白质和多糖提取采用超声的方法，超声强度为180-220W，超声时间5min-20min。

2.按照权利要求1的方法，其特征在于，将生物脱氮污泥提取完疏松型胞外聚合物(LB-EPS)后的污泥底物用1*PBS溶液恢复原体积，然后进行超声。

3.按照权利要求1的方法，其特征在于，生物脱氮污泥系统中污泥混合液悬浮固体浓度(MLSS)平均值为2700mg/L，污泥体积指数(SVI)平均值为98mL/g。

4.按照权利要求1的方法，其特征在于，系统进水总氮平均值为71.6mg/L。

5.按照权利要求1的方法，其特征在于，超声强度为192W，超声时间20min。