活性污泥处理工艺中污泥菌落结构及功能研究

黄国庆

（重庆麻柳水务有限公司，重庆 401320）

活性污泥处理工艺中污泥菌落结构及功能研究

黄国庆

（重庆麻柳水务有限公司，重庆 401320）

采用PCR-DGGE技术研究来自某乳制品废水处理厂和某屠宰废水处理厂的好氧处理工艺的末端的活性污泥中菌落的多样性，分析了两种活性污泥中的优势菌种的种类及功能，并分析了活性污泥的差异性。

活性污泥；菌落；结构；功能

随着人类活动的加剧和工业化进程的不断推进，我国各类水体受到的污染越来越严重。排入天然水体中的各类污染物质不断增多，极易引起天然水体的恶化。要遏制我国不断恶化的污染形势，必须对排放的污水进行有效的处理。

活性污泥法主要是以活性污泥作为吸附和降解污染物质的主体。活性污泥中不同的菌落结构决定了污染物处理能力的不同。污泥中不同的菌落结构，代表着不同的活性污泥作为处理废水的主体。分析其在处理污水过程中菌落结构的动态变化，可更好地掌握污泥中微生物的多样性及差异性。同时，还可通过鉴定污泥中的优势菌种，便于做好污泥的驯化，进而有效地提升污水处理能力。

1 PCR-DGGE技术在水处理微生物中的应用

本文主要采用PCR-DGGE技术来研究不同来源、不同处理阶段的活性污泥中菌落的多样性和复杂性。该技术已被广泛应用于对活性污泥菌落结构的研究。

2 活性污泥样品及实验

本文采用的污泥样品分别来自西南某市某乳制品企业的废水处理厂和某屠宰废水处理厂的好氧处理工艺的末端。两个污水处理厂的处理工艺和规模等情况见下表1。所采集的污泥样品在实验室中于-20℃下冷藏保存。乳制品废水厂的污泥样品取自序批式活性污泥处理工艺构筑物的排泥口，而屠宰废水厂污泥则来自接触氧化池好氧污泥。在上述两段工序中，活性污泥中的微生物活性均为最佳。每个污水厂污泥的取样量均为2 000mL，泥水混合物各3phr，每份2L。

表1 污水处理厂基本情况

将活性污泥在LB培养基中进行培养，并利用稀释平板法测定所取污泥菌落的数量。首先提取所培养的污泥菌群的总DNA，测定其浓度和纯度。后优化PCR扩增条件获得扩增产物。对PCR产物测序，选取出16S rDNA的V3区序列。后将其提交至BCNI中进行对比。利用相应软件构建系统发育树。

3 结果与分析

3.1 两种污泥的基本情况

对所采集的两种活性污泥测定SV30、SVI和MLSS等指标（见表2）。经测定，乳制品废水污泥的SVI值为89.62mg/L，而屠宰废水活性污泥的SVI为78.16。结合SV30和MLSS等参数可知，这两种活性污泥的活性均较好，没有污泥膨胀等问题。

表2 两种活性污泥的基本指标

3.2 两种活性污泥中细菌总数

经测定，乳制品废水和屠宰废水活性污泥中细菌总数（湿污泥）分别为4.5×107CFU/g和2.4×107CFU/g。可知两种污泥的细菌总数量有所差异，这可能与其各自的处理工艺、污水水质，以及污泥龄等因素有关。由本实验可以看出，这两种污泥均处于成熟阶段。

3.3 菌种测定

在LB培养基中，不同的活性污泥培养细菌形成的菌落结构、形态和颜色均有所差异。

从乳制品废水处理厂污泥中分离出菌种为11种，而屠宰废水处理厂污泥中分离的菌种为13种。将两种活性污泥中测得的细菌16S rDNA序列用NCBI核酸数据库进行对比。经Blast对比显示，所测的序列的相似度很高。并且，两种活性污泥中均含有假单胞菌等细菌。假单胞菌属于后壁菌门的一种，可通过促进硝化作用来去除废水中氨氮。因此，这两种活性污泥中，假单胞菌均为优势菌种。

此外，从乳制品废水活性污泥中还分离出一株聚磷菌。经16S rDNA测序得知为产碱杆菌属细菌。该细菌具有聚磷能力，这可能与乳制品废水采用SBR法有关。SBR法具有好氧和厌氧两个处理阶段，具有除磷功能。从屠宰废水污泥中分离出一株芽孢杆菌。由于芽孢杆菌可以去除废水中的有机物，对氨氮的去除效果也很高。由此可知，产碱杆菌属细菌为乳制品活性污泥中优势菌种，而芽孢杆菌为屠宰废水中的脱氮优势菌种。

3.4 DGGE图谱对比分析

对两种活性污泥的电泳图谱进行对比。可以发现，两种污泥具有许多相同的条带，可知具有较多相同菌落。两种污泥的菌落相似度较高，相似性可达84.3%。但由于处理污水类型、工艺、pH等均不相同，因此，两种污泥的菌落结构除了具有相同的优势菌群外也有所差异。

4 结论

通过运用PCR-DGGE技术对两种活性污泥菌落结构进行分析，发现两种污泥菌落结构具有较高的相似度。同时，两种活性污泥中的优势菌种均含有假单胞菌等细菌。此外，乳制品活性污泥中优势除磷菌种还有产碱杆菌属细菌，屠宰废水中的脱氮优势菌种为芽孢杆菌，且两种活性污泥的菌落结构有所差异。

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

黄国庆（1986—），男，重庆人，工程师，主要从事水处理管理工作。