文章题目：Effect of EPS production on the performance of membrane-based biofilm reactors
中文译文：EPS的产生对膜生物反应器效能的影响
通讯作者：R. Nerenberg
作者单位：美国圣母大学，土木与环境工程与地球科学系
发表期刊：Water Research
IF：13.4
发表时间：EPS的产生对膜生物反应器效能的影响
DOI号：10.1016/j.watres.2023.120101
本研究讨论了胞外聚合物（EPS）的产生对膜生物反应器性能的影响。通过消除EPS中一种主要的多糖Pel来改变EPS的产量。研究使用的是纯的铜绿假单胞菌或不能产生Pel的铜绿假单胞菌突变株进行的。比较两株菌的生物被膜细胞密度，以证实Pel缺失突变株在生物被膜反应器中降低了EPS的总产量。当Pel突变株形成生物被膜生长时，其细胞密度（cells/(cells+EPS)的比值代表细胞密度）比野生型高74%，表明荣国消除Pel的产生减少了EPS的产生。测定两株菌的生长动力学发现，Pel突变体的生长速率要比野生型高14%。以膜曝气生物被膜反应器（MABR）和膜生物反应器（MBR）来评估EPS减少对反应器性能的影响。对于MABR，Pel突变株对有机物去除效率要比野生型高8%左右；对于MBR，Pel突变株达到结垢阈值的时间要比野生型快65%。这些结果表明EPS的产生量可以对细菌生长动力学和细菌密度产生影响，进而影响膜生物反应器的性能。而降低EPS的产生有助于提高膜生物反应器的效能。
细菌胞外聚合物（EPS）是一种高分子聚合物，主要由多糖、蛋白质、核酸和脂类组成。EPS在生物被膜中发挥一系列的功能，如表面粘附、聚集细菌、凝聚生物被膜、保持结构稳定、维持水分、增强环境抗性 和吸附营养物质等。尽管EPS对细菌 有益，但EPS的产生会导致生物膜反应器的运行问题。通过减少EPS的产生来维持较薄的生物被膜，可以减少生物被膜污染。控制EPS的产生不仅可以减少过剩生物被膜的积累，还可以增加生物被膜中的细菌密度。生物被膜的传质阻力由生物被膜细胞密度决定，而生物被膜细胞密度又受EPS生成速率的影响。由于生物被膜中的细胞密度（即单位生物被膜体积内的细胞数）是控制污染物去除效率的参数之一，生物膜反应器中EPS比例对细胞密度的影响会影响系统性能。本研究探讨了MBR和MABR两种代表性的膜基生物膜处理技术中EPS产生率对系统性能的影响。通过污染物去除量、生物被膜累积量、生物被膜机械稳定性和膜污染（仅适用于MBR）来评估性能。以铜绿假单胞菌来作为生物被膜模式细菌。铜绿假单胞菌可以产生三种特异性多糖：褐藻胶、Pel和Psl。在本研究中，通过消除一种类型的铜绿假单胞菌多糖：Pel，产生高细胞密度的铜绿假单胞菌生物被膜 。这是通过构建缺失Pel合成所需基因的同源突变菌株，导致EPS产生速率来实现的。通过批次实验研究了EPS产量对细菌生长动力学的影响。动力学参数被用来了解它们在这些膜系统中的行为。
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