杜江　黄璇卿　程媛媛

摘 要：研究了不同紫外辐照时间及不同温度下好氧颗粒污泥（AGS）的稳定性变化，为极端环境下AGS稳定性维持提供数据支持。结果表明紫外辐照及高溫均会严重破坏AGS的三维结构，从而导致AGS大范围解体。随着紫外辐照时间的延长（10～60 min），前20 min内EPS含量由42.86 mg/g MLSS增大至62.10 mg/g MLSS，30～50 min内EPS整体呈减小趋势（44.52～25.02 mg/g MLSS），而60 min时EPS突然上升至38.82 mg/g MLSS；随着温度的升高（-4～80℃），EPS含量整体呈升高趋势，最终稳定在57.70 mg/g MLSS。紫外辐照及高温对AGS均有灭活作用，但高温对AGS中微生物具有更强的杀灭作用。随着辐照时间的延长（10～60 min），前20 min内SOUR略有升高（18.72～22.16 mg O2/g MLSS h），此后整体呈减小趋势，60 min时达到最小值9.21 mg O2/g MLSS h；随着温度的升高（-4～80℃），SOUR整体呈减小趋势，由17.06 mg/g MLSS几乎下降至零。结果表明AGS对于紫外及高温具有一定的耐受能力，为极端环境下污水治理提供了一种新思路。

关键词：好氧颗粒污泥；紫外；温度；结构稳定性；活性

好氧颗粒污泥（aerobic granular sludge， AGS）是微生物在特殊的流体环境下自凝聚形成的颗粒状聚集物[1]，具有同步脱氮除磷、高生物量、较低的剩余污泥产量、高耐毒性、强耐冲击负荷等优点，已成为废水高效生物处理的研究热点。目前，有关AGS的各种研究报道层出不穷，其中，AGS针对有毒有害废水的无害化处]格外吸引眼球，毕竟常规生物处理技术处理这类废水时往往难以取得较好的效果。与活性污泥相比，AGS的颗粒状结构使其在毒害环境中更具有优异的抵抗能力和生存能力，这一优势从活性污泥及AGS对含苯酚类废水（公认的高毒度、难降解废水）的耐受能力对比上可以得到充分体现，即AGS常能承受活性污泥耐受极限以上更高浓度的有毒污染物冲击、并保持良好的污染物去除效果。因此，AGS的特殊结构为极端环境下的污染治理提供了一种新思路。

研究表明：AGS针对极端环境有很好的抗逆性能，其中，温度是对AGS稳定性存在显著影响。暴瑞玲等[2]在20 ℃下成功培养出AGS的，但温度升高至26 ℃后出现了颗粒解体；Song等发现30 ℃下培养成熟的AGS与25 ℃、35 ℃培养对比具有更加优良的沉降性能和致密结构。此外，随着技术的发展，各种紫外辐照场所越来越多，并被大量应用于灭杀微生物。目前，几乎未见有关紫外辐照对AGS的稳定性影响的研究报道。因此，为考察AGS对极端环境的耐受力，研究了紫外辐照及不同温度对AGS的稳定性影响，为AGS的应用提供技术支持。

1材料与方法

1.1AGS

AGS取自实验室内小试SBR，大部分为不规则的黄褐色颗粒、少量为光滑规则的黄色颗粒，其SV30/SV5& SVI分别为0.92及35.74 mL/g、 MLVSS为0.54，PN/PS & EPS分别为0.57及46.16 mg/g MLSS，SOURH/SOURN& SOUR分别为4.46及23.33 mg O2/g MLSS h，平均粒径为1.23 mm。

1.2紫外线辐照

取实验室内成熟AGS混合液100 mL，沉淀1 min后去上清液、用自来水清洗三次后转移至500 mL烧杯中（共6组，1#～6#），每组泥水混合液体积控制在100 mL。将6组污泥样品置于S系列洁净工作台（型号VS-1300L-U，照度≥300Lx，波长253.7 nm）上，分别暴露在紫外线下10 min（1#）、20 min（2#）、30 min（3#）、40 min（4#）、50 min（5#）、60 min（6#）后用于理化指标测试。

1.3温度对AGS稳定性的影响

取实验室内成熟AGS混合液100 mL，沉淀1 min后去上清液、用自来水清洗三次后转移至500 mL烧杯中（共5组，7#～11#），每组泥水混合液体积控制在100 mL。将污泥样品分别置于-4 ℃冰箱冷藏室（7#）和25℃（8#）、40 ℃（9#）、60 ℃（10#）、80 ℃（11#）水浴锅中反应60 min后用于理化指标测试。

1.4分析项目及测试方法

利用数码相机记录污泥形态变化。污泥的胞外聚合物（extracellular polymeric substances， EPS）采用热提取法，取10 mL泥水混合物置于离心管中，4000 r/min下离心15 min后去除上清液，磷酸盐缓冲液补全至10 mL，反复以上操作3次后，将离心管置于80℃恒温水浴锅中水浴1 h后取出，12000 r/min下离心30 min，取上清液过滤后进行测定。EPS主要包括蛋白质（PN）与多糖（PS），分别采用考马斯亮蓝试剂法及硫酸-苯酚法测定。比好氧速率（specific oxygen uptake rate， SOUR）的测定采用OCHOA等推荐的方法，SOUR为自养菌活性（SOURN）及异养菌活性（SOURH）之和。

2结果与讨论

2.1紫外线对AGS稳定性影响

2.1.1 污泥形态变化

观察发现，随着紫外辐照时间的延长，混合液中絮体比例不断增加，且照射时间越长絮体的体积越大，其覆盖包裹在AGS表面面积亦越大。此现象在60 min 最为明显，观察到完整的AGS表面基本被絮体覆盖，表明AGS的三维结构遭到严重不可逆破坏。

2.1.2 EPS及PN/PS变化

EPS是微生物细胞为抵抗外界不利影响而分泌的粘性物质，它有利于细胞之间相互聚集及粘附，并影响污泥的絮凝沉降性能、脱水性能、表面特性等，并对AGS的稳定性有重要影响。

2.2温度对AGS稳定性影响

2.2.1 污泥形态变化

观察发现，随着温度的升高（-4 ℃～80℃），AGS外表面絮体量逐渐增加，且温度越高絮体的体积越大，覆盖包裹面积越广、板结现象越严重。

2.2.2 EPS及PN/PS变化

不同温度水浴后水相中EPS及PN/PS变化经分析可知，随着温度的升高，EPS含量整体呈升高趋势，最终稳定在57.70 mg/g MLSS，这表明加热过程会破坏AGS的结构，从而导致EPS溶出。PN/PS亦随温度的升高而呈增大趋势（0.09～0.71），结合污泥形态变化可知：PN对于AGS的稳定性发挥了更重要的作用。

3、结论

（1）紫外辐照及高温（≥40 ℃）均会破坏AGS的结构完整性，随着辐照时间的延长及温度的升高，AGS解体趋势俞加明显并伴随着EPS结构破坏，辐照时间在10 min以内时会刺激微生物分泌更多的EPS，但超过10 min时则会导致EPS的明显减小；温度的升高会破坏AGS的EPS结构，导致大量PN及PS溶出。

（2）紫外辐照及高温（≥40 ℃）均会导致AGS的活性下降，随着辐照时间延长至60 min后SOUR减小至最小值9.21 mg O2/g MLSS h，温度升高至80 ℃、AGS的SOUR几乎降至零，表明高温对AGS中微生物具有更强的杀灭作用。

参考文献：

[1]Adav S S， Lee D J， Show K Y， et al. Aerobic granular sludge： Recent advances[J]. Biotechnology Advances，2008，26（5）：411-423.