本期向大家引荐团队发表在《环境工程学报》2021年第6期上的研讨综述《疫情背景下污水中的外表活性剂对污水处置效果的影响与机理》。本文综述了新冠疫情背景下，更多外表活性剂进入污水处置厂后，对污水处置过程的负面影响与污水处置厂的应对措施，及其对污泥处置过程产生的积极影响，以期对污水处置厂在疫情背景下的运转措施调整提供参考。
01
Main points
文章亮点
1）新冠疫情使人们洗手消毒的频次增加，招致更多的外表活性剂进入污水处置厂。污水经处置后，其中的外表活性剂仅1%随出水外流，约10%～20%则进入剩余污泥。
2）虽然污水中外表活性剂的宏观含量并不高，但其特殊两性分子构造会降低氧传质效率、毁坏污泥絮体构造，并影响脱氮除磷微生物的活性与丰度。
3）在污泥处置方面，外表活性剂会对污泥絮体脱水、崩溃与增溶产生正面效果，以至还能促进污泥厌氧消化水解酸化。
4）有必要对外表活性剂来源、构造及其迁移转化停止梳理，进一步探明其对污水处置过程的负面影响与污水处置厂的应对措施，以及外表活性剂对污泥处置过程产生的积极影响，以期为污水处置厂在疫情背景下的运转措施调整提供参考。
02
Introduction
内容简介
依据外表活性剂基团类型，可将其分为阴离子型、阳离子型、非离子型以及两性离子型，非离子型和阴离子型两类市场运用量最大，分别占比56.1%和36.8%。
外表活性剂大多为有机成分，对难生物降解和不可生物降解外表活性剂来说，它们绝大局部会被污泥吸附，随剩余污泥而排出系统，只要很少局部溶解态外表活性剂会随出水以COD方式排放。因而，应该关注的是可生物降解外表活性剂，但是即便是可生物降解外表活性剂，其在生物处置过程中能真正完成降解也并非易事，不但会形成能耗与本钱增加，而且降解在很多状况也只是母体降解表象，代谢中间产物的毒性以至可能会比母体还高。
1. 外表活性剂对污水处置过程的影响
外表活性剂进入污水后，在污水生物处置过程中会对曝气、生物反响等产生负面影响，且浓度越高影响越大。外表活性剂对污水生物处置过程产生负面影响主要表现在三方面：氧传质、污泥絮体、微生物抑止。
1.1
降低氧传质效率
传统观念：外表活性剂是微溶有机大分子物质，具有强亲水端和强疏水脂肪族/芳香端。曝气过程中，疏水端吸附在气液界面，而亲水端则延伸至本体溶液中，构成有序分子单层。分子单层构造会施加阻塞效应，增加界面粘度，会降低空气与液相之间的氧传质效率。但也有相佐研讨，称外表活性剂分子晶格构造会障碍氢键作用力，招致气泡体积变小，进而降低外表张力，使气泡平均散布于气-液界面，致使液相含气率进步，即，可改善氧传质。综合两种相佐作用，前者对液体传质的负面效应远远高于后者，最终表现为降低氧传质效率。
新颖观念：较低浓度外表活性剂存在时高浓度外表活性剂存在状况下，表观粘度（μapp）与细胞碎片增加很可能是OTE降低的缘由，OTE可能会因生物降解外表活性剂或生物降解其裂解的EPS，从而加快氧传质效率，污泥氧转移性能主要取决于污泥形态参数，如，MLSS，SV30，絮体直径和μapp等，而与进水外表活性剂关系不大。
1.2
毁坏污泥絮体
污泥絮体与外表活性剂分离会影响絮体形态，招致絮体中分离松懈的EPS（LB-EPS）决裂，进而影响严密的EPS（TB-EPS）、以至细胞构造。
1.3
抑止微生物活性
外表活性剂对污水处置触及微生物影响包括几个方面：1）低浓度时可用作碳源，一定水平可助厌氧释磷或反硝化，而高浓度外表活性剂则会对微生物产生毒性作用；2）对微生物细胞膜等构造产生毁坏作用，而对膜电位影响可能改动代谢控制，以至可能与细胞膜物质直接作用，招致细胞膜溶解，进而影响优势菌属类别以及菌属相对丰度；3）经过静电或疏水互相作用与酶蛋白催化残基分离，招致酶活性降低；4）外表活性剂作为一种活性基团，可与基质大分子（淀粉、蛋白质、肽和DNA等）分离，严重时它们会直接插入各种细胞构造片段（如，细胞膜磷脂双分子层），进而招致功用失调。
2. 对污泥处置的影响与潜在应用
2.1
污泥脱水预处置
外表活性剂具有和聚丙烯酰胺相似功用，能够用作脱水助剂，能大幅度降低滤饼水分含量。详细来说，外表活性剂亲水基团会与蛋白质分离，从而损伤生物膜功用性和完好性；而疏水基团与脂质分离，可招致膜液化、损伤其屏障特性。与此同时，外表活性剂携带的电荷效应会在一定水平上中和污泥外表电荷，降低污泥之间静电斥力，使污泥絮体变得松懈；外表活性剂也会增加细胞疏水性，促进细胞与细胞之间的互相作用，进一步诱导污泥絮体从亲水性液相中脱出，从而进步沉降速率和脱水性能。
2.2
厌氧消化
2.2.1 促进水解酸化
外表活性剂能够促进污泥水解，其作用机理包括：1）增溶；2）酶释放。外表活性剂经过降低外表张力或构成胶束来加强颗粒的溶解度，惹起污泥物质合成，特别是EPS，会释放更多蛋白质和碳水化合物，表现为汇集态大分子有机物转化为小分子或溶解态物质，增加厌氧消化产甲烷阶段可应用的底物浓度。另一方面，酶和EPS之间由于存在静电互相作用，构成稳定的EPS-酶复合物，EPS释放也意味着水解酶能够从污泥中释放出来，从而进步了水解效率。
外表活性剂对污泥水解影响机理（来自原文）
2.2.2 抑止产甲烷
厌氧消化系统中外表活性剂抑止产甲烷可能与两个缘由亲密相关：1）直接抑止产甲烷，阻断转化途径；2）抑止产甲烷菌群，毁坏不同厌氧种群之间存在的共营养关系，招致系统失衡。
2.3
污泥资源化
剩余污泥EPS具有高值回收潜力，而外表活性剂有助于EPS与细胞别离，在EPS提取与回收中发挥“事半功倍”的效果，其机理主要是外表活性剂参与能局部剥离蛋白质四级和三级构造，从而完成EPS别离提取。外表活性剂不只可完成物质别离，也能够完成提取物质增产。添加外表活性剂后EPS粒径明显减小，意味着外表活性剂可能仅仅是整体进步了EPS溶出或溶解过程而进步了EPS产量。不同外表活性剂品种进步效果不同，这标明外表活性剂因本身构造不同亦会产生共同的增产机理。
原文发表于《环境工程学报》：郝晓地, 杨振理, 李季. 疫情背景下污水中的外表活性剂对污水处置效果的影响与机理[J]. 环境工程学报, 2021, 15 (06): 1831-1839.
