活性污泥處理工藝中污泥菌落結(jié)構(gòu)及功能研究

黃國慶

（重慶麻柳水務(wù)有限公司，重慶 401320）

活性污泥處理工藝中污泥菌落結(jié)構(gòu)及功能研究

黃國慶

（重慶麻柳水務(wù)有限公司，重慶 401320）

采用PCR-DGGE技術(shù)研究來自某乳制品廢水處理廠和某屠宰廢水處理廠的好氧處理工藝的末端的活性污泥中菌落的多樣性，分析了兩種活性污泥中的優(yōu)勢菌種的種類及功能，并分析了活性污泥的差異性。

活性污泥；菌落；結(jié)構(gòu)；功能

隨著人類活動(dòng)的加劇和工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，我國各類水體受到的污染越來越嚴(yán)重。排入天然水體中的各類污染物質(zhì)不斷增多，極易引起天然水體的惡化。要遏制我國不斷惡化的污染形勢，必須對排放的污水進(jìn)行有效的處理。

活性污泥法主要是以活性污泥作為吸附和降解污染物質(zhì)的主體。活性污泥中不同的菌落結(jié)構(gòu)決定了污染物處理能力的不同。污泥中不同的菌落結(jié)構(gòu)，代表著不同的活性污泥作為處理廢水的主體。分析其在處理污水過程中菌落結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化，可更好地掌握污泥中微生物的多樣性及差異性。同時(shí)，還可通過鑒定污泥中的優(yōu)勢菌種，便于做好污泥的馴化，進(jìn)而有效地提升污水處理能力。

1 PCR-DGGE技術(shù)在水處理微生物中的應(yīng)用

本文主要采用PCR-DGGE技術(shù)來研究不同來源、不同處理階段的活性污泥中菌落的多樣性和復(fù)雜性。該技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于對活性污泥菌落結(jié)構(gòu)的研究。

2 活性污泥樣品及實(shí)驗(yàn)

本文采用的污泥樣品分別來自西南某市某乳制品企業(yè)的廢水處理廠和某屠宰廢水處理廠的好氧處理工藝的末端。兩個(gè)污水處理廠的處理工藝和規(guī)模等情況見下表1。所采集的污泥樣品在實(shí)驗(yàn)室中于-20℃下冷藏保存。乳制品廢水廠的污泥樣品取自序批式活性污泥處理工藝構(gòu)筑物的排泥口，而屠宰廢水廠污泥則來自接觸氧化池好氧污泥。在上述兩段工序中，活性污泥中的微生物活性均為最佳。每個(gè)污水廠污泥的取樣量均為2 000mL，泥水混合物各3phr，每份2L。

表1 污水處理廠基本情況

將活性污泥在LB培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)，并利用稀釋平板法測定所取污泥菌落的數(shù)量。首先提取所培養(yǎng)的污泥菌群的總DNA，測定其濃度和純度。后優(yōu)化PCR擴(kuò)增條件獲得擴(kuò)增產(chǎn)物。對PCR產(chǎn)物測序，選取出16S rDNA的V3區(qū)序列。后將其提交至BCNI中進(jìn)行對比。利用相應(yīng)軟件構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹。

3 結(jié)果與分析

3.1 兩種污泥的基本情況

對所采集的兩種活性污泥測定SV30、SVI和MLSS等指標(biāo)（見表2）。經(jīng)測定，乳制品廢水污泥的SVI值為89.62mg/L，而屠宰廢水活性污泥的SVI為78.16。結(jié)合SV30和MLSS等參數(shù)可知，這兩種活性污泥的活性均較好，沒有污泥膨脹等問題。

表2 兩種活性污泥的基本指標(biāo)

3.2 兩種活性污泥中細(xì)菌總數(shù)

經(jīng)測定，乳制品廢水和屠宰廢水活性污泥中細(xì)菌總數(shù)（濕污泥）分別為4.5×107CFU/g和2.4×107CFU/g。可知兩種污泥的細(xì)菌總數(shù)量有所差異，這可能與其各自的處理工藝、污水水質(zhì)，以及污泥齡等因素有關(guān)。由本實(shí)驗(yàn)可以看出，這兩種污泥均處于成熟階段。

3.3 菌種測定

在LB培養(yǎng)基中，不同的活性污泥培養(yǎng)細(xì)菌形成的菌落結(jié)構(gòu)、形態(tài)和顏色均有所差異。

從乳制品廢水處理廠污泥中分離出菌種為11種，而屠宰廢水處理廠污泥中分離的菌種為13種。將兩種活性污泥中測得的細(xì)菌16S rDNA序列用NCBI核酸數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對比。經(jīng)Blast對比顯示，所測的序列的相似度很高。并且，兩種活性污泥中均含有假單胞菌等細(xì)菌。假單胞菌屬于后壁菌門的一種，可通過促進(jìn)硝化作用來去除廢水中氨氮。因此，這兩種活性污泥中，假單胞菌均為優(yōu)勢菌種。

此外，從乳制品廢水活性污泥中還分離出一株聚磷菌。經(jīng)16S rDNA測序得知為產(chǎn)堿桿菌屬細(xì)菌。該細(xì)菌具有聚磷能力，這可能與乳制品廢水采用SBR法有關(guān)。SBR法具有好氧和厭氧兩個(gè)處理階段，具有除磷功能。從屠宰廢水污泥中分離出一株芽孢桿菌。由于芽孢桿菌可以去除廢水中的有機(jī)物，對氨氮的去除效果也很高。由此可知，產(chǎn)堿桿菌屬細(xì)菌為乳制品活性污泥中優(yōu)勢菌種，而芽孢桿菌為屠宰廢水中的脫氮優(yōu)勢菌種。

3.4 DGGE圖譜對比分析

對兩種活性污泥的電泳圖譜進(jìn)行對比。可以發(fā)現(xiàn)，兩種污泥具有許多相同的條帶，可知具有較多相同菌落。兩種污泥的菌落相似度較高，相似性可達(dá)84.3%。但由于處理污水類型、工藝、pH等均不相同，因此，兩種污泥的菌落結(jié)構(gòu)除了具有相同的優(yōu)勢菌群外也有所差異。

4 結(jié)論

通過運(yùn)用PCR-DGGE技術(shù)對兩種活性污泥菌落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)兩種污泥菌落結(jié)構(gòu)具有較高的相似度。同時(shí)，兩種活性污泥中的優(yōu)勢菌種均含有假單胞菌等細(xì)菌。此外，乳制品活性污泥中優(yōu)勢除磷菌種還有產(chǎn)堿桿菌屬細(xì)菌，屠宰廢水中的脫氮優(yōu)勢菌種為芽孢桿菌，且兩種活性污泥的菌落結(jié)構(gòu)有所差異。

Study on Structure and Function of Sludge in Activated Sludge Treatment Process

Huang Guo-qing

This paper mainly analyzes the diversity of colony in the activated sludge from the end of the aerobic treatment process of a dairy wastewater treatment plant and a slaughterhouse wastewater treatment plant using PCR-DGGE technology.The species and function of the dominant bacteria in the two kinds of activated sludge were analyzed，and the difference of the activated sludge was analyzed.

activated sludge；colony；structure；function

X703

A

1003-6490（2017）12-0183-01

2017-09-22

黃國慶（1986—），男，重慶人，工程師，主要從事水處理管理工作。