【摘 要】
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生物反硝化过程是从污废水中去除氮污染物的主要途径,研究表明向反硝化过程中投加外源性氧化还原介体可以强化反硝化电子传递速率,从而提高生物脱氮效果。然而,外源性氧化还原介体成本高且易造成二次污染,本课题将活性污泥胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances,EPS）剥离作为内源性氧化还原介体,探究不同类型EPS的电化学特性,考察EPS添加与剥离对活性污泥反硝化脱氮性
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生物反硝化过程是从污废水中去除氮污染物的主要途径,研究表明向反硝化过程中投加外源性氧化还原介体可以强化反硝化电子传递速率,从而提高生物脱氮效果。然而,外源性氧化还原介体成本高且易造成二次污染,本课题将活性污泥胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances,EPS）剥离作为内源性氧化还原介体,探究不同类型EPS的电化学特性,考察EPS添加与剥离对活性污泥反硝化脱氮性能的影响,阐明EPS在反硝化电子传递链中的作用位点,揭示EPS剥离强化反硝化电子传递的作用机制。主要的研究内容和结论如下:（1）采用加热法分别提取AAO工艺不同生化单元活性污泥松散结合型 EPS（Loosely Bound EPS,LB-EPS）和紧密结合型 EPS（Tightly Bound EPS,TB-EPS）,通过电化学方法结合紫外和三维荧光光谱,对EPS的电化学特性进行解析。结果表明:LB-EPS和TB-EPS中含有黄素、细胞色素c、腐殖酸等氧化还原介体,具有一定的电子转移能力;对于不同生化单元而言,LB-EPS的电子转移能力依次为缺氧池＞好氧池＞厌氧池,TB-EPS的电子转移能力依次为好氧池＞厌氧池＞缺氧池。分析结果表明,富里酸、腐殖质类物质是EPS参与电子转移过程中的重要物质。（2）提取AAO工艺二沉池活性污泥EPS作为内源性氧化还原介体,分析EPS添加对反硝化脱氮性能的影响。结果表明,EPS添加量为75 mg C/L时,活性污泥对硝酸盐的还原速率提高了 1.42倍。EPS添加降低了体系电阻,提高了电子输送系统活性;同时,外加EPS使硝酸盐还原酶和亚硝酸盐还原酶活性分别提高了 29.7%和25.4%,反应活化能减少了 3 1.1%;此外,EPS可以作为电子载体加速反硝化电子传递过程,其作用与醌环相似。更重要的是,EPS添加将糖酵解相关酶活性提高了 16.5%～48.3%,同时使烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（Nicotinamide Adenine Dinucleotide,NADH）产量提高了 1.21倍,从而强化了活性污泥反硝化性能。（3）探究EPS去除和EPS剥离（提取的EPS重新添加到细胞相中）对活性污泥反硝化性能的影响。结果表明,EPS去除会明显抑制活性污泥反硝化脱氮性能,其反硝化速率是对照组的26.9%～82.6%;将提取的EPS重新添加到细胞相中,EPS剥离体系的反硝化速率提高了 19.0%～34.0%。当EPS剥离程度为7.77%时,细胞相+EPS体系的反硝化速率是对照组（正常的活性污泥）的110.4%,电子输送系统活性是对照组的1.66倍;同时,EPS剥离使反硝化反应活化能降低42.9%,糖酵解相关酶活性提高了 9.60%～18.08%,NADH产量增加了 6.5%,从而促进活性污泥反硝化脱氮性能。综上所述,活性污泥EPS中含有大量氧化还原介体,外加EPS可以强化活性污泥反硝化电子传递性能,显著提高反硝化脱氮速率。EPS对活性污泥反硝化性能有着重要影响,适当的EPS剥离能够提高反硝化脱氮性能,这为强化活性污泥脱氮性能提供了一种新思路。
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