底物对厌氧消化系统胞外聚合物产生及其起泡性能的影响

作者：周滢月; 张智; 李蕾^*; 杨屏锦; 王小铭; 彭绪亚

来源：中国环境科学, 2023, 1-12.

DOI：10.19674/j.cnki.issn1000-6923.20230221.034

• 厌氧消化
• 厨余垃圾
• 起泡
• 胞外聚合物

为明确底物成分对厌氧消化系统胞外聚合物(EPS)生成及起泡性能的影响，在批次实验中引入高碳水、高蛋白和高油脂三种厨余垃圾，检测了不同试验组EPS的产生特性(浓度、组成、结构、官能团等)，及各类EPS和污泥的起泡特性参数(粘度、 表面张力和相对疏水性)和起泡潜能参数(起泡趋势、泡沫稳定性、泡沫直径和液膜厚度)，并分析了EPS特性与污泥特性的相关性.结果表明，底物不同的试验组产生了性质各异的EPS.具体而言，底物组分越均衡越倾向于产气利用，而高碳水及对照组因碳水化合物含量过多，EPS总浓度显著高于其余实验组.碳水化合物、蛋白质和油脂分别会通过改变中间代谢产物、影响微生物产酶情况和增殖情况而改变EPS形态及组分.EPS结构方面，碳水组和对照组的高碳水化合物条件下EPS产生的类腐殖质更多.官能团方面，高碳水底物下烷基含量减少，高蛋白底物下会产生更多亲水性含氮官能团，高油脂下羧酸含量增加，且三个试验组的EPS相对疏水性较对照组均有不同程度降低.相关性分析发现，污泥起泡能力与EPS类指标的相关性明显强于底物类别.污泥起泡趋势(FP)与松散结合型EPS(P＜0.01， r=0.979)和溶解型EPS(P＜0.05， r=0.678)相关性最强;EPS粘度对FP与泡沫稳定性(FS)也均具有积极作用(P＜0.05)，EPS表面张力增加有利于FS (P＜0.05).底物对起泡的作用方面，碳水化合物可能是通过提高EPS粘度和亲水性，使污泥产生直径更大，稳定性更强的泡沫.蛋白质利用酶作用EPS表面张力下降，由此产生直径更小稳定性更差的泡沫，起泡现象得以缓解.油脂使松散结合型EPS减少(P＜0.05， r=-0.649)，同时分解产生的LCFA改变了紧密结合型EPS粘度(P＜0.01， r=0.788)共同提高了FP.

• 单位
  三峡库区生态环境教育部重点实验室; 重庆大学