活性汚泥における細胞外高分子物質（EPS）の物理化学的特性を決定する際の粒子状基質の重要な意味

廃水における顕著な量の粒子基質以来、治療効率に対する粒子状基質の意味は、生物学的廃水処理の分野で大きな関心のあるトピックとなっています。微粒子基質は、消費前に微生物凝集体の細胞外高分子物質（EPS）マトリックスに主に埋め込まれている細胞外酵素によって加水分解されなければなりません。したがって、微粒子基質とEPSの特性との間の重要な関連性が予想されます。この研究では、活性汚泥のEPSの物理化学的特性に対する粒子状および可溶性基質の効果を調査するために、2つのラボスケールシーケンスバッチリアクターを並行して実行しました。結果は、流入物の粒子状基質が、活性汚泥の特性とEPSの特性を大幅に変える可能性があることを示しました。微粒子基質とともに、沈降性と脱水性が低いよりオープンでふわふわしたフロックが形成されました。微粒子基質の加水分解プロセスにおけるタンパク質と湿ック化合物の深い関与により、より多くのタンパク質および湿ック化合物がEPSマトリックスに導入されました。その後、タンパク質と湿ック化合物の増加により、微粒子基質系におけるEPSのわずかな分子量、疎水性が高く、ゼータ電位が低くなりました。この研究の結果は、生物学的廃水処理システムにおけるEPSの物理化学的特性を決定する際の微粒子基質の重要な意味を理解するために回答を得ることができました。

Since the notable amount of particulate substrate in wastewater, the implications of particulate substrate on treatment efficiency have been a topic of major interest in the field of biological wastewater treatment. The particulate substrate has to be hydrolyzed by the extracellular enzymes, which are mainly embedded in extracellular polymeric substances (EPS) matrix of microbial aggregates, prior to consumption. Therefore, the important relevance between the particulate substrate and the characteristics of EPS can be expected. In this study, two lab-scale sequencing batch reactors were performed in parallel to investigate the effects of particulate and soluble substrate on the physicochemical characteristics of EPS in activated sludge. The results showed that the particulate substrate in the influent could significantly change the properties of activated sludge and the characteristics of EPS. More open and fluffy flocs with poorer settleability and dewaterability were formed with particulate substrate. More protein and humic compounds were introduced into the EPS matrix due to the deep involvement of protein and humic compounds in hydrolysis process of particulate substrate. The increments of protein and humic compounds then caused the slight higher molecular weight, higher hydrophobicity and lower zeta potential of EPS in particulate substrate system. The results in this study permitted for obtaining answers to understand the significant implications of particulate substrate in determining the physicochemical characteristics of EPS in biological wastewater treatment systems.