一种活性污泥胞外聚合物的提取方法技术

本发明专利技术属于污水生物技术领域，尤其涉及一种活性污泥胞外聚合物的提取方法，包括：活性污泥预处理，S‑EPS提取处理，LB‑EPS提取处理，离子型TB‑EPS提取处理，疏水型TB‑EPS提取处理。本发明专利技术提供的活性污泥胞外聚合物的提取方法，通过优化EPS提取的液相环境、筛选不同提取方法组合、选用无机离子提取剂、筛选不同种类的表面活性剂将活性污泥中S‑EPS、LB‑EPS、离子型TB‑EPS以及疏水型TB‑EPS这四种不同类型的EPS分别依次提取，对不同类型的EPS提取效率高、纯度高、对细胞破损小，且采用的无机离子提取剂对胞外聚合物改变程度小、绿色环保、定量精准。

Extraction of extracellular polymer from activated sludge

The invention belongs to the field of sewage biotechnology, in particular to an extraction method of extracellular polymer of activated sludge, including: activated sludge pretreatment, s \u2011 EPS extraction treatment, LB \u2011 EPS extraction treatment, ionic TB \u2011 EPS extraction treatment, hydrophobic TB \u2011 EPS extraction treatment. The method for extracting extracellular polymer of activated sludge provided by the invention can extract s \u2011 EPS, LB \u2011 EPS, ionic TB \u2011 EPS and hydrophobic TB \u2011 EPS from activated sludge in turn by optimizing the liquid-phase environment for EPS extraction, selecting different extraction method combinations, selecting inorganic ion extractant and selecting different kinds of surfactants, so as to extract different types of EPS in turn The extraction efficiency is high, the purity is high, the damage to cells is small, and the inorganic ion extractant used has little change to the extracellular polymer, green environmental protection, quantitative accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种活性污泥胞外聚合物的提取方法
本专利技术属于污水生物
，尤其涉及一种活性污泥胞外聚合物的提取方法。
技术介绍
微生物聚集体广泛存在于自然和人工的某些水生系统中。在污水处理领域，微生物聚集体的存在不仅能提高泥水分离效率，保证良好出水，而且能赋予游离细菌所不能提供的微型生态系统，能使众多不同类型的细菌处在其适宜的生态位，进而对不同类型的污染物进行去除。胞外聚合物(ExtracellularPolymericSubstances，EPS)是：一类由微生物细胞在特定环境条件下产生的聚合态高分子化合物，其成分涵盖蛋白质、多糖、腐殖质、核酸、脂质及糖醛酸等多种有机大分子。EPS占据活性污泥总有机碳的85％～90％，对活性污泥的聚集过程有着突出的贡献。EPS覆盖在微生物细胞表面，通过疏水作用、静电作用、氢键及离子桥连作用等，将微生物细胞聚集起来，形成一个大的三维结构体；同时，EPS还填充在这个三维结构体的内部空隙之中，维持着这个巨大三维结构的完整性和稳定性。EPS对微生物聚集体的物化性质具有显著影响，包括结构、表面电荷、絮凝、沉降性质、脱水性能和吸附能力等。EPS在活性污泥中以多种形式存在，随着EPS形式的改变，其对污泥聚集过程的影响也存在较大差异。根据EPS在微生物聚集体中不同的结合程度和存在形式，主要可分为：溶解型EPS(SolubleEPS，S-EPS)和结合性EPS(BoundEPS，B-EPS)。其中，S-EPS含量较低，可溶解；B-EPS为双层结构，外层为松散结合型EPS(LooselyBoundEPS，LB-EPS)，其结构松散且分散到水溶液中，无明显边缘；内层为紧密结合型EPS(TightlyBoundEPS，TB-EPS)，其与细胞结合紧密且边界明显。由于EPS复杂的组分、动态的变化以及多种结合形式，给确定EPS在活性污泥聚集中的功能带来了极大的困扰；并且，不同形式或种类的EPS对污泥聚集过程影响差异的形成原因尚未明确，还需要进一步的功能分析研究，而一种准确可靠的提取不同形式或种类EPS的方法就显得尤为重要。目前，很多EPS提取方法被开发，按照提取方式可以分为物理提取法、化学提取法、物理化学结合提取法。其中，物理提取法，主要借助剪切外力作用将结合较为松散的EPS从细胞剥离下来，但这种提取方法提取量不高。化学提取法，比如碱法、阳离子交换树脂(CationExchangeResin，CER)等，主要依据EPS基质中聚合物结合的作用力(氢键、疏水作用、静电力、范德华力等)来提取。通常，单种提取方法只能提取单种EPS且成分差异较大，如CER法仅能提取钙镁离子结合型的EPS，且能检测到多种有机荧光剂，但不能获得大分子量的EPS；碱法可以提取各种大分子量EPS，往往引起分子量曲线的变化。另外现有化学提取法往往较为严苛，易造成胞内物质泄漏。EPS提取方法虽然种类较多，但无统一的提取步骤，并存在产率较低、涵盖种类不全、提取过程可能会改变或破坏EPS成分等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种活性污泥胞外聚合物的提取方法，旨在解决现有EPS提取方法虽然种类较多，但无统一的提取步骤，并存在产率较低、涵盖种类不全、提取过程可能会改变或破坏EPS成分等技术问题。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种活性污泥胞外聚合物的提取方法，包括以下步骤：获取活性污泥；采用离心法对所述活性污泥进行提取，分离得到S-EPS上清液和第一污泥沉降物；对所述第一污泥沉降物依次进行水浴加热处理和高速离心处理，分离得到LB-EPS上清液和第二污泥沉降物；获取Na2S·9H2O和NH4F，将所述Na2S·9H2O添加到所述第二污泥沉降物中混合处理后，添加所述NH4F进行处理，分离得到离子型TB-EPS上清液和第三污泥沉降物；获取十二烷基硫酸钠，将所述十二烷基硫酸钠添加到所述第三污泥沉降物中并进行混合处理，分离得到疏水型TB-EPS上清液。优选地，将所述Na2S·9H2O添加到所述第二污泥沉降物中混合处理的步骤包括：按所述Na2S·9H2O的质量与所述第二污泥沉降物中有机物干重的比例为1：(3.3～5)，将所述Na2S·9H2O添加到所述第二污泥沉降物的重悬液中，在转速为300rpm～500rpm、温度为4℃、充满氮气且避光的密闭条件下，处理0.8h～1.2h，得到第一混合物。优选地，添加所述NH4F进行处理的步骤包括：按所述NH4F的质量与所述第二污泥沉降物中有机物干重的比例为1：(5.3～6.2)，将所述NH4F添加到所述第一混合物中，在转速为500rpm～800rpm、温度为4℃的条件下，处理0.8h～1.2h，分离得到所述离子型TB-EPS上清液和所述第三污泥沉降物。优选地，将所述十二烷基硫酸钠添加到所述第三污泥沉降物中并进行混合处理的步骤包括：按所述十二烷基硫酸钠的质量和所述第三污泥沉降物中有机物干重的比例为1：(4.7～9.5)，将所述十二烷基硫酸钠添加到所述第三污泥沉降物的重悬液中，在转速为500rpm～700rpm、温度为4℃的条件下，处理0.5h～1h，分离得到所述疏水型TB-EPS上清液。优选地，对所述第一污泥沉降物依次进行水浴加热处理和高速离心处理的步骤包括：将所述第一污泥沉降物的重悬液在温度为70℃～80℃的水浴中加热处理3min～8min，然后在离心力为10000×g～15000×g、温度为4℃的条件下，离心10min～20min，分离得到所述LB-EPS上清液和所述第二污泥沉降物。优选地，所述采用离心法对所述活性污泥进行提取的步骤包括：将所述活性污泥的重悬液在离心力为4000×g～8000×g、温度为4℃的条件下，离心8min～15min，分离得到所述S-EPS上清液和所述第一污泥沉降物。优选地，所述活性污泥的重悬液、所述第一污泥沉降物的重悬液、所述第二污泥沉降物的重悬液和所述第三污泥沉降物的重悬液中采用的重悬液为浓度为0.1mol/L，pH为7.0，NaCl浓度为0.3mol/L～2mol/L的PBS缓冲液。优选地，所述PBS缓冲液的制备步骤包括：在39mL的0.1mol/LNaH2PO4·2H2O溶液中加入1.75g～11.69g的NaCl，待NaCl溶解后，与61mL的0.1mol/LNa2HPO4·12H2O混合均匀后定容至100mL，即获得浓度为0.1mol/L，pH为7.0的PBS缓冲液。优选地，包括以下步骤：获取活性污泥；在离心力为5000×g、温度为4℃的条件下，对所述活性污泥离心10min，分离得到所述S-EPS上清液和所述第一污泥沉降物；将所述第一污泥沉降物，在温度为80℃的水浴中加热处理5min，然后在离心力为13000×g、温度为4℃的条件下，离心15min，分离得到所述LB-EPS上清液和所述第二污泥沉降物；按所述Na2S·9H2O的质量与所述第二污泥沉降物中有机物干重的比例为1：4，将所述Na2S·本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种活性污泥胞外聚合物的提取方法，其特征在于，包括以下步骤：/n获取活性污泥；/n采用离心法对所述活性污泥进行提取，分离得到S-EPS上清液和第一污泥沉降物；/n对所述第一污泥沉降物依次进行水浴加热处理和高速离心处理，分离得到LB-EPS上清液和第二污泥沉降物；/n获取Na

【技术特征摘要】
1.一种活性污泥胞外聚合物的提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取活性污泥；
采用离心法对所述活性污泥进行提取，分离得到S-EPS上清液和第一污泥沉降物；
对所述第一污泥沉降物依次进行水浴加热处理和高速离心处理，分离得到LB-EPS上清液和第二污泥沉降物；
获取Na2S·9H2O和NH4F，将所述Na2S·9H2O添加到所述第二污泥沉降物中混合处理后，添加所述NH4F进行处理，分离得到离子型TB-EPS上清液和第三污泥沉降物；
获取十二烷基硫酸钠，将所述十二烷基硫酸钠添加到所述第三污泥沉降物中并进行混合处理，分离得到疏水型TB-EPS上清液。


2.如权利要求1所述的活性污泥胞外聚合物的提取方法，其特征在于，将所述Na2S·9H2O添加到所述第二污泥沉降物中混合处理的步骤包括：
按所述Na2S·9H2O的质量与所述第二污泥沉降物中有机物干重的比例为1：(3.3～5)，将所述Na2S·9H2O添加到所述第二污泥沉降物的重悬液中，在转速为300rpm～500rpm、温度为4℃、充满氮气且避光的密闭条件下，处理0.8h～1.2h，得到第一混合物。


3.如权利要求2所述的活性污泥胞外聚合物的提取方法，其特征在于，添加所述NH4F进行处理的步骤包括：
按所述NH4F的质量与所述第二污泥沉降物中有机物干重的比例为1：(5.3～6.2)，将所述NH4F添加到所述第一混合物中，在转速为500rpm～800rpm、温度为4℃的条件下，处理0.8h～1.2h，分离得到所述离子型TB-EPS上清液和所述第三污泥沉降物。


4.如权利要求1～3任意一项所述的活性污泥胞外聚合物的提取方法，其特征在于，将所述十二烷基硫酸钠添加到所述第三污泥沉降物中并进行混合处理的步骤包括：
按所述十二烷基硫酸钠的质量和所述第三污泥沉降物中有机物干重的比例为1：(4.7～9.5)，将所述十二烷基硫酸钠添加到所述第三污泥沉降物的重悬液中，在转速为500rpm～700rpm、温度为4℃的条件下，处理0.5h～1h，分离得到所述疏水型TB-EPS上清液。


5.如权利要求4所述的活性污泥胞外聚合物的提取方法，其特征在于，对所述第一污泥沉降物依次进行水浴加热处理和高速离心处理的步骤包括：
将所述第一污泥沉降物的重悬液在温度为70℃～80℃的水浴中加热处理3min～8min，然后在离心力为10000×g～15000×g、温度为4℃的条件下，离心10min～20min，分离得到所述LB-EPS上清液和所述第二污泥沉降物。


6.如权利要求1或2或3或5所述的活性污泥胞...

【专利技术属性】
技术研发人员：安强，赵彬，陈宇航，彭咏雪，张鹏，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50