陳 晨,馬邕文,2*,萬(wàn)金泉,2,黃明智,3 (.華南理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,廣東 廣州 50006；2.華南理工大學(xué)制漿造紙工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州 50006；3.華南理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院,廣東 廣州 50006)

C/N比對(duì)厭氧顆粒污泥生理生化的影響

陳 晨1,馬邕文1,2*,萬(wàn)金泉1,2,黃明智1,3(1.華南理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,廣東 廣州 510006；2.華南理工大學(xué)制漿造紙工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州 510006；3.華南理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院,廣東 廣州 510006)

研究了進(jìn)水的初始C/N對(duì)厭氧顆粒污泥發(fā)酵類型及產(chǎn)甲烷活性的影響.投加鉬酸鈉抑制產(chǎn)甲烷菌的一組實(shí)驗(yàn)主要研究產(chǎn)酸階段C/N比對(duì)厭氧顆粒污泥的作用,發(fā)現(xiàn)初始C/N為12、56、156時(shí),形成的是丁酸型發(fā)酵;當(dāng)初始C/N為200時(shí),可實(shí)現(xiàn)乙醇型發(fā)酵.不同的C/N比對(duì)產(chǎn)酸階段微生物的胞外聚合物也有一定的影響.隨著 C/N比的減少,胞外聚合物的總量、胞外多糖以及胞外蛋白質(zhì)都呈現(xiàn)先增大后減少的趨勢(shì),C/N比為56時(shí)達(dá)到最大值.未加鉬酸鈉的一組實(shí)驗(yàn)研究了C/N比對(duì)產(chǎn)甲烷活性的影響,發(fā)現(xiàn)C/N比為200時(shí)有最高的COD去除率和產(chǎn)甲烷活性;隨著C/N比的減小胞外聚合物的總量先減少后增加,厭氧顆粒污泥胞外聚合物在C/N比為200時(shí)總量達(dá)到最大值.在C/N比為156時(shí)胞外蛋白質(zhì)達(dá)到最大值.通過紅外光譜發(fā)現(xiàn),C/N比對(duì)厭氧顆粒污泥表面基團(tuán)也有一定的影響,C/N比為200時(shí),出現(xiàn)1350～1260cm-1波段的峰.其他3種C/N比下無(wú)該波段的峰.

厭氧顆粒污泥；C/N；發(fā)酵類型；產(chǎn)甲烷活性；胞外聚合物

上流式厭氧反應(yīng)器處理廢水以及資源化效果與厭氧顆粒污泥活性有直接的關(guān)系[1-3].我國(guó)厭氧處理工藝開發(fā)的水平和國(guó)外仍然存在一定的差距[4-7].

不同的培養(yǎng)條件對(duì)厭氧顆粒污泥的生理生化特性有著顯著的影響,而厭氧顆粒污泥的生理生化直接影響厭氧處理效果.厭氧反應(yīng)器處理效果好主要體現(xiàn)在2個(gè)方面,一是反應(yīng)器內(nèi)無(wú)酸化現(xiàn)象,即無(wú)丙酸,丁酸等積累.二是反應(yīng)器內(nèi)厭氧顆粒污泥產(chǎn)甲烷活性高,出水 COD低.產(chǎn)酸階段包括不同的發(fā)酵類型——乙醇型發(fā)酵、丁酸型發(fā)酵、丙酸型發(fā)酵和混合酸型發(fā)酵[8],由于乙醇相對(duì)于丙酸、丁酸最易轉(zhuǎn)化成乙酸,有利于產(chǎn)甲烷菌生長(zhǎng),提高產(chǎn)甲烷活性,同時(shí)又是中性物質(zhì),能避免反應(yīng)器酸化,因此乙醇型發(fā)酵是最佳的產(chǎn)酸發(fā)酵類型.研究表明,C/N比可以影響發(fā)酵類型的改變[16],且C/N比是比較容易控制的生態(tài)因子.因此本文研究通過控制進(jìn)水初始C/N比的大小,來(lái)研究厭氧顆粒泥污在不同 C/N下的生理生化的變化,特別是產(chǎn)酸階段發(fā)酵產(chǎn)物的種類和組分,從而找到最適C/N比,避免反應(yīng)器酸化和提高產(chǎn)甲烷量,更大可能實(shí)現(xiàn)廢水處理資源化.

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置與運(yùn)行方法

取8支250mL的厭氧反應(yīng)瓶(帶塞的錐形瓶),每只厭氧反應(yīng)瓶中投加100mL IC厭氧反應(yīng)器(穩(wěn)定運(yùn)行)內(nèi)的厭氧顆粒污泥做間歇實(shí)驗(yàn),8支厭氧反應(yīng)瓶分為2組,每組4個(gè),每組進(jìn)水除了C/N比不同,其他的主要元素,如鉀,磷等,以及微量元素均相同.其中一組, 4個(gè)厭氧反應(yīng)瓶?jī)?nèi)加入以上元素外,進(jìn)水另外投加鉬酸鈉溶液,使厭氧反應(yīng)瓶?jī)?nèi)鉬酸鈉濃度為 2mmol/L,用于抑制產(chǎn)甲烷菌[9],觀察水解產(chǎn)酸菌在不同 C/N比下的生理生化特性,稱Ⅰ組,未加鉬酸鈉溶液的一組則用于不同進(jìn)水C/N比下產(chǎn)甲烷活性的研究,稱Ⅱ組.8支厭氧反應(yīng)瓶均密封后置于 30℃恒溫?fù)u床中進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)運(yùn)行方式:瞬間進(jìn)水-反應(yīng)(8h)-出水(在厭氧操作箱里人工倒出)-靜置,這4個(gè)進(jìn)程共用24h.

1.2 進(jìn)水水質(zhì)

Ⅰ組和Ⅱ組進(jìn)水按表 1進(jìn)行配制,8只厭氧反應(yīng)瓶進(jìn)水130mL,主要元素在120mL水中配制成表1中的濃度,微量元素每組加入10mL.不同的C/N比通過葡萄糖和氯化銨配制,保持120mL水中加入0.3g葡萄糖(COD約為2500mg/L),分別稱取氯化銨 0.038、0.008、0.003、0.002g配制C/N質(zhì)量比為12、56、156、200.

表1 人工進(jìn)水成份Table 1 Characteristics of synthetic influent

1.3 分析方法

COD采用COD消解儀(型號(hào)XJ-III,廠家西化儀(北京)科技有限公司)測(cè)定;胞外聚合物采用稀硫酸法提取[10],分別采用苯酚-硫酸法和考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定胞外聚合物中多糖和蛋白質(zhì)[11];SS和VSS采用重量法測(cè)定;pH值采用pH計(jì)測(cè)定(型號(hào)PHS-3C,廠家深圳市卡迪亞科技有限公司);污泥的最大比產(chǎn)甲烷活性表示厭氧顆粒污泥活性,采用排水法測(cè)定;VFA的組分與種類采用采用安捷倫Angilent 6 890N氣相色譜儀測(cè)定[12-13],樣品15000r/min離心10min,上清液甲酸酸化至pH＜2,取上清液微濾,進(jìn)樣分析,色譜柱 DB2WAX,FID檢測(cè)器,進(jìn)樣口溫度200℃,檢測(cè)器250℃,柱溫初始溫度60℃保持2min,程序升溫10℃/min,升溫至180℃保持2min;顆粒污泥表面特征采用掃描電鏡分析[14-15],掃描電鏡樣品制備方法:厭氧顆粒污泥,用2.5%磷酸緩沖戊二醛固定液在4℃黑暗中固定24h,然后用30%、50%、70%、80%、90%和100%乙醇依次脫水10min后自然干燥、鍍金觀察;顆粒污泥表面基團(tuán)采用 NEXUS 670型傅立葉變換紅外光譜儀分析.

2 結(jié)果與討論

2.1 Ⅰ組C/N比對(duì)厭氧顆粒污泥的影響

2.1.1 Ⅰ組不同C/N比下出水COD的變化情況 由圖1可以看出,加入鉬酸鈉抑制劑的厭氧反應(yīng)瓶?jī)?nèi)的 COD去除率比較低,厭氧反應(yīng)瓶運(yùn)行 20d,在第 8d達(dá)到穩(wěn)定,穩(wěn)定后,C/N比為200,156,56,12時(shí) COD去除率分別為為 19%～27%,25%～34%,24%～29%,23%～28%.

圖1 Ⅰ組不同C/N比與COD去除的關(guān)系Fig.1 The realationship between different C/N ratio and removal of influent COD inⅠgroup

表2 Ⅰ組不同C/N比下產(chǎn)酸階段VFA的變化情況(%)Table 2 The changes of the volatile fatty acid during acidification period under different of C/N ratio in Ⅰgroup (%)

圖2 I組不同C/N比與厭氧瓶?jī)?nèi)pH值的關(guān)系Fig.2 The realationship of different C/N ratio and pH of anaerobic bottle inⅠgroup

2.1.2 Ⅰ組不同 C/N 比下產(chǎn)酸發(fā)酵類型變化 由表2可以看出,C/N比為200時(shí)主要發(fā)酵

產(chǎn)物為乙醇和乙酸,形成乙醇型發(fā)酵.C/N比為156,56,12時(shí)主要產(chǎn)物為丁酸和乙酸,形成丁酸型發(fā)酵.圖2可以看出,厭氧瓶?jī)?nèi)的pH值(運(yùn)行穩(wěn)定后瓶?jī)?nèi)pH值的平均值)隨著C/N比的升高,呈現(xiàn)出先降低后增高的趨勢(shì).C/N比為 200,156,56,12瓶?jī)?nèi)的pH值分別為5.3、4.7、4.5、4.6.

2.1.3 Ⅰ組不同C/N比對(duì)產(chǎn)酸微生物表面特征及EPS的影響

圖3 Ⅰ組不同C/N比下厭氧顆粒污泥表面特征Fig.3 The surface features of anaerobic granular sludge under the different C/N ratio in Ⅰgroup

圖4 Ⅰ組不同C/N與顆粒污泥EPS的關(guān)系Fig.4 The realationship between different C/N ratio and EPS of anaerobic granular sludge inⅠgroup

C/N比為200,156,56,12時(shí)胞外聚合物中多糖含量分別 17.23,23.98,31.09,25.12mg/gMLSS,蛋白質(zhì)含量分別為 2.77,3.02,6.57,2.92mg/ gMLSS.圖3說明,不同C/N比情況下,產(chǎn)酸階段厭氧顆粒污泥有明顯的表面特征變化.C/N比為56時(shí)表面緊實(shí),通道與孔隙少.C/N比為 200,156,12時(shí)較疏松.由圖4可以看出,隨著C/N比的降低,胞外聚合物的總量,多糖含量,蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì),C/N比為56時(shí),胞外聚合物的總量、多糖、蛋白質(zhì)都達(dá)到最大值.

2.2 Ⅱ組C/N比對(duì)厭氧顆粒污泥的影響

2.2.1 C/N比對(duì)厭氧顆粒污泥去除 COD的影響 由圖5可以看出,Ⅱ組厭氧反應(yīng)瓶運(yùn)行20d,第 10d達(dá)到穩(wěn)定,C/N比為 200,156,56,12時(shí)的COD去除率分別為 87%～92%,80%～85%,79%～82%,82%～88%,產(chǎn)甲烷活性分別為 523.99,274.1, 250.78,320.73 gCODCH4/(g VSS·d),C/N比為200時(shí)有最高的產(chǎn)甲烷活性.

圖5 Ⅱ組不同C/N比與去除COD的關(guān)系Fig.5 The realationship between different C/N ratio and removal of influent COD inⅡgroup

圖6 Ⅱ組不同C/N表下厭氧顆粒污泥表面特征Fig.6 The surface features of anaerobic granular sludge under the different C/N ratio in Ⅱgroup

2.2.2 C/N比對(duì)微生物表面特征及 EPS的影響 從圖6可以看出，C/N比為156時(shí)厭氧顆粒污泥最緊實(shí).C/N比為200,56,12時(shí)較疏松.

由圖7可以看出，Ⅱ組胞外聚合物總量,隨首C/N比的降低先減少后增加,C/N比為200時(shí)胞外聚合物總量達(dá)到最大值,C/N為156時(shí)厭氧粒污泥的胞外聚合物中蛋白質(zhì)的含量最高.C/N比為 200,156,56,12胞外多糖含量分別為 38.30, 29.09,25.44,28.20mg/gMLSS,蛋白質(zhì)分別為4.01, 9.12,4.56,5.79mg/gMLSS.

圖7 Ⅱ組不同C/N與顆粒污泥EPS的關(guān)系Fig.7 The realationship between different C/N ratio and EPS of anaerobic granular sludge inⅡgroup

2.2.3 C/N 比對(duì)厭氧顆粒污泥表面基團(tuán)的影響 圖8顯示,不同C/N比下1350～1260cm-1波段發(fā)生了變化,在 C/N比為 200時(shí)出現(xiàn)了 1350～1260cm-1波段的峰,該波段是醇的特征峰.而其他3種 C/N比下無(wú)此波段的特征峰.不同 C/N比下,1350～1260cm-1波段外,其他波段峰基本相同[20].

表3 IR觀察到的主要基團(tuán)Table 3 Main functional groups observed in IR spectra

圖8 不同C/N比下顆粒污泥表面基團(tuán)紅外分析結(jié)果Fig.8 FTIR spectra of functional group of surface of anaerobic granular sludge at various phenol concentration

3 討論

3.1 C/N比對(duì)Ⅰ組厭氧顆粒污泥的影響

3.1.1 C/N比對(duì)厭氧顆粒污泥的影響 Ⅰ組投加了鉬酸鈉,對(duì)產(chǎn)甲烷菌有抑制作用,該階段主要優(yōu)勢(shì)種群是產(chǎn)酸菌,在這個(gè)過程中,由于底物氧化不徹底,葡萄糖被降解為醇類以及有機(jī)酸,大部分能量依然留在發(fā)酵產(chǎn)物中,故產(chǎn)能效率低并且COD去除率也較低.基本無(wú)甲烷氣體產(chǎn)生.C/N比為200時(shí)去除率最低,這是因?yàn)?一方面氮源的不足對(duì)產(chǎn)酸細(xì)菌的生長(zhǎng)產(chǎn)生了一定影響,從進(jìn)水中獲取有機(jī)物的量減少導(dǎo)致 COD去除率低,另一方面低氮的情況下,厭氧微生物細(xì)胞合成代謝處于低水平,因此對(duì)有機(jī)物的降解也處于低水平導(dǎo)致COD去除率低.隨著C/N比的降低,COD去除率有所升高,C/N比為156時(shí)達(dá)到最高,之后又有所下降,可能是較高的氨氮含量對(duì)微生物有一定的抑制作用.

3.1.2 不同C/N比下產(chǎn)酸發(fā)酵類型變化 C/N比為200時(shí),形成乙醇型發(fā)酵,這與任南琪[13]的研究一致,而乙醇型發(fā)酵過程中由于物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化高度平衡,實(shí)現(xiàn)乙醇型發(fā)酵需要細(xì)胞合成代謝處于低水平,當(dāng)進(jìn)水含氮量很低時(shí),恰好使厭氧微生物的細(xì)胞代謝處于較低的水平,有利于實(shí)現(xiàn)乙醇型發(fā)酵.過剩的N源物質(zhì)進(jìn)一步促進(jìn)了微生物細(xì)胞的合成代謝,而丁酸型發(fā)酵過程中產(chǎn)生過多的NADH(還原型輔酶Ⅰ),使得合成代謝水平處于較高的水平.因此當(dāng)?shù)睾刻岣邥r(shí),發(fā)酵類型轉(zhuǎn)化成丁酸型,這也是微生物種群維持“內(nèi)平衡”的適應(yīng)性結(jié)果.乙醇型發(fā)酵產(chǎn)物之一是乙醇,為中性,所以反應(yīng)瓶?jī)?nèi)的pH值較其他3種C/N比時(shí)高一些.

3.1.3 不同 C/N 比對(duì)產(chǎn)酸微生物表面特征及EPS的影響 不同的進(jìn)水C/N比,即不同的基質(zhì)會(huì)影響微生物胞外聚合物的含量,C/N比為56時(shí)有最高的胞外聚合物含量,胞外聚合物的來(lái)源有4 種[17]:細(xì)胞的分泌物、脫落的細(xì)胞表面物質(zhì)、細(xì)胞自溶物以及從環(huán)境中吸附的物質(zhì).本實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)進(jìn)水水質(zhì)相似,所以從環(huán)境中吸附的物質(zhì)不是EPS變化的主要原因.C/N比為200時(shí)由于微生物代謝水平低,所以細(xì)胞分泌物少,形成胞外聚合物也是最低的,在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn) C/N比為200的污泥解體程度最大,這又加速了胞外聚合物溶解在水中而導(dǎo)致厭氧顆粒污泥胞外聚合物含量最低.C/N比為156,56,12時(shí)細(xì)胞代謝水平高,因此胞外聚合物含量比C/N比為200時(shí)的高,由于細(xì)胞分泌物質(zhì)較多以及最適投加銨量的協(xié)同結(jié)果導(dǎo)致C/N比為56時(shí)外聚合物含量最高,C/N比為56時(shí)胞外聚合物中的蛋白質(zhì)含量也是最高,因此疏水性能好,所以沉降性和絮凝性好.且在實(shí)驗(yàn)中C/N比為56的污泥沉降效果最好,從掃描電鏡也可以看出污泥表面緊實(shí).

3.2 C/N比對(duì)Ⅱ組厭氧顆粒污泥的影響

3.2.1 C/N比對(duì)厭氧顆粒污泥去除 COD的影響 C/N比為200時(shí)COD去除率最高,這是由2方面因素造成的,一方面C/N比為200時(shí)產(chǎn)酸階段為乙醇型發(fā)酵,該類型產(chǎn)物相對(duì)丙酸,丁酸容易轉(zhuǎn)化為乙酸,甲烷菌只能利用一碳化合物和乙酸,因此乙醇型發(fā)酵能夠促進(jìn)產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)甲烷,從而提高 COD去除率.另一方面該類型發(fā)酵產(chǎn)物無(wú)轉(zhuǎn)化為丙酸的可能性,不易造成丙酸積累,乙醇屬于又中性物質(zhì),因此反應(yīng)器不會(huì)造成酸化現(xiàn)象,可為產(chǎn)甲烷菌提供有利的生長(zhǎng)環(huán)境,因此具有最高的COD去除率和產(chǎn)甲烷活性.

其他3種C/N比下形成丁酸型發(fā)酵,COD去除率較低,但是C/N比為12時(shí)產(chǎn)乙酸量相對(duì)于C/N比為156和56時(shí)高,因此相對(duì)有較高的COD去除率和產(chǎn)甲烷活性.

3.2.2 C/N比對(duì)厭氧顆粒污泥表面特征以及EPS的影響 此時(shí)胞外聚合物含量最高,主要是多糖含量高,這與產(chǎn)酸階段不同,可能由于 C/N比200時(shí)為產(chǎn)甲烷菌提供了較好的生存環(huán)境,產(chǎn)甲烷菌生長(zhǎng)最好,產(chǎn)生的細(xì)胞分泌物多糖也最多.但仍然可以看出C/N比為200時(shí)，胞外聚合物中蛋白質(zhì)含量最低,這是當(dāng)水中無(wú)氨基酸時(shí),可以通過糖類物質(zhì)的代謝中間產(chǎn)物和吸收溶液中的銨來(lái)合成氨基酸,形成胞外聚合物中的蛋白質(zhì),C/N比為200時(shí)水中銨的含量較少,因此胞外聚合物中蛋白質(zhì)的含量較少,所以 C/N比為200時(shí)掃描電鏡顯示出厭氧顆粒表面疏松.C/N比為 56時(shí)有胞外聚合物的含量最低,是由于產(chǎn)甲烷菌活性最差導(dǎo)致的.C/N比為156時(shí)胞外聚合物中蛋白質(zhì)含量最高,因?yàn)榇藭r(shí)氮素的含量最有利于細(xì)胞合成分泌蛋白質(zhì).此時(shí)厭氧顆粒污泥表面最緊實(shí),這是由于胞外蛋白質(zhì)含量高,疏水性好導(dǎo)致[18-19].

3.2.3 不同C/N比下厭氧顆粒污泥表面基團(tuán)的變化情況 C/N比為 200時(shí)出現(xiàn)了 1350～1260波段的峰,而其他3種C/N比在此波段無(wú)峰,此波段的峰是醇的特征峰,這是由于C/N比為200時(shí)產(chǎn)乙醇導(dǎo)致的.由于培養(yǎng)條件基本相同,其他波數(shù)段厭氧顆粒污泥含有的基團(tuán)大致相同.

將C/N比做為可控生態(tài)因子,通過對(duì)厭氧顆粒污泥生理生化的影響的研究,用來(lái)進(jìn)一步提高厭氧反應(yīng)器處理效果是簡(jiǎn)單可行的.

4 結(jié)論

4.1 初始C/N在200時(shí),可實(shí)現(xiàn)乙醇型發(fā)酵,能有效避免反應(yīng)器酸化,提高產(chǎn)甲烷率和出水 COD去除率.

4.2 不同的C/N比對(duì)微生物的胞外聚合物也有一定的影響,表現(xiàn)在胞外多糖和蛋白質(zhì)的含量不同,從而顆粒污泥表面特征發(fā)生變化,并且也對(duì)污泥的沉降性有一定的影響.對(duì)不同的C/N比培養(yǎng)的厭氧顆粒污泥進(jìn)行掃描電鏡觀察,微生物群落表面特征不同,主要表現(xiàn)在緊實(shí)度不同.

4.3 通過紅外光譜發(fā)現(xiàn),C/N比對(duì)厭氧顆粒污泥表面基團(tuán)也有一定的影響,C/N比為200時(shí),出現(xiàn)1350～1260cm-1波段的峰,該波段為醇的特征峰.

[1] 仲海濤,胡勇有,張憲寧,等.顆粒污泥技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用研究進(jìn)展 [J]. 江蘇環(huán)境科技, 2006,19(4):35-38.

[2] Nicolella J C, van Loosdrecht M C M, Heijnen J J. Wastewater treatment with particulate biofilm reactors [J]. Biotechnology, 2000,80:2-32.

[3] 趙一章,張 輝.高活性厭氧顆粒污泥微生物特性和形成機(jī)理的研究 [J]. 微生物學(xué)報(bào), 1994,34(l):45-54.

[4] Speece R E. 工業(yè)廢水的厭氧生物技術(shù) [M]. 北京:建筑工業(yè)出版社, 2001.

[5] 吳 平,吳慧芳.廢水厭氧處理工藝的發(fā)展 [J]. 工業(yè)安全與環(huán)保, 2006,32(9):23-24.

[6] 王凱軍.厭氧工藝的發(fā)展和新型厭氧反應(yīng)器 [J]. 環(huán)境科學(xué), 1998,19(1):96-97.

[7] 周莉莉,季 民.IC反應(yīng)器處理制藥廢水的顆粒污泥馴化和快速啟動(dòng) [J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2010,30(6):760-762.

[8] 李白昆,呂炳南,任南琪,等.產(chǎn)酸相乙醇型發(fā)酵的影響因素研究[J]. 哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報(bào), 1996,29(5):44-46.

[9] 譚欽文,徐中慧.鉬酸鹽在兩相厭氧反應(yīng)器分相中的應(yīng)用研究[J]. 工業(yè)水處理, 2010,30(3):22-24

[10] 劉志杰,謝 華,俞毓馨,陸正禹.厭氧污泥胞外多聚物的提取、測(cè)定法選擇 [J]. 環(huán)境科學(xué), 1993,15(4):26-27.

[11] 寧正祥.食品成分分析手冊(cè) [M]. 北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社, 1998.

[12] Wang Q H, Kun Inobu M, Ogawa H I, et a1. Degradation of volatile fatty acids in highly efficient anaerobic digestion [J]. Biomass and Bioenergy, 1999(16):408-415.

[13] Tsuy oshi I, Masao U, Jun L. Advanced start up of UASB reactors by adding of water absorbing polymer [J]. Water Sci. Technol., 1997,36:399-406.

[14] 成 雯.厭氧顆粒污泥對(duì)水中染料的吸附和去除研究 [D]. 濟(jì)南:山東大學(xué), 2009.

[15] 鄭 蕾,田 禹,孫 德. pH值對(duì)活性污泥胞外聚合物分子結(jié)構(gòu)和表面特征影響研究 [J]. 環(huán)境科學(xué), 2007,28(7):1508-1509.

[16] 王 勇,孫寓姣,任南琪.李建政 C/N對(duì)細(xì)菌產(chǎn)氫發(fā)酵類型及產(chǎn)氫能力的影響 [J]. 太陽(yáng)能學(xué)報(bào), 2004,25(3):375-377.

[17] 關(guān) 偉,肖 莆,周曉鐵,丁 春.污泥中胞外聚合物(EPS)的研究進(jìn)展 [J]. 化學(xué)工程師, 2009,165(6):36-38.

[18] 林志福,伍健東,周興求,牛曉君.厭氧顆粒污泥胞外聚合物的影響因素研究 [J]. 環(huán)境工程學(xué)報(bào), 2009,3(7):1311-1315.

[19] 包常華.污水生物處理過程中胞外聚合物的生成與控制 [D].濟(jì)南:山東建筑大學(xué), 2007.

[20] Sanin L S, Sanin F D, Bryers J D. Effect of starvation on the adhesive properties of xenobiotic degrading bacteria [J]. Process Biochemistry, 2003,38(6):909-914.

Effects of C /N ratio on physiological biochemical characteristics of anaerobic granular sludge.

CHEN Chen1, MA Yong-wen1,2*, WAN Jin-quan1,2, HUANG Ming-zhi1,3(1.College of Environmental Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510006, China；2.National Key Laboratory of Guangzhou of Pulping and Papermaking Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510006, China； 3.Chemistry and Chemical Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510006, China). China Environmental Science, 2012,32(3)：478～484

Eeffects of initial influent carbon-nitrogen ratio on fermentative types and methanogenic activity of anaerobic granular sludge were studied using the group of experiment which adding molybdate to restrain the activity of methanogens to study the effect of C/N ratio on anaerobic granular sludge during the acidification period, when the initial C/N ratio was 12,56,156,the type of fermentation was butyric acid type fermentation and when the initial C/N ratio was 200, forming ethanol type fermentation. Different C/N ratio had influence on EPS of anaerobic granular sludge during acidification period. With the C/N ratio decreased, the total amount of EPS, extracellular polysaccharide and extracellular proteins had shown a decreasing trend after the first increase, reaching maximum when C/N ratio was 56. Using the group of experiment which did not add molybdate to study the effect of methanogenic activity of anaerobic granular sludge, it had the highest COD removal efficiency and methanogenic activity when C/N ratio was 200. With the C/N ratio decreased, the total amount of EPS had shown a increasing trend after the first decrease .The total amount of EPS reached maximum when C/N ratio was 200 and the extracellular proteins reached maximum when C/N ratio was 156. The analysis of functional group of surface of anaerobic granular sludge with Fourier transform infrared dspectrometry showed when C/N ratio was 200, there was 1350～1260 band peak. The other three C/N ratio had no 1350～1260 band peaks.

anaerobic granular sludge；C/N；fermentative types；methanogenic activity；extracellular polymeric substance (EPS)

X703

A

1000-6923(2012)03-0478-07

2011-05-26

廣東省節(jié)能減排重大專項(xiàng)(2008A080800003);廣東省自然科學(xué)基金(S2011040000389);中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助(2011ZM0049)

* 責(zé)任作者, 教授, ppywma@scut.edu.cn

陳 晨(1988-),女,安徽六安人,華南理工大學(xué)碩士研究生,主要從事水污染控制的研究.發(fā)表論文1篇.