不同有机底物对好氧颗粒污泥菌群结构的影响

【作者】 王陆玺； 苏海佳；

【机构】 北京化工大学北京市生物加工过程重点实验室；

【摘要】 随着社会的发展和人口大爆炸,水体污染及水资源短缺的问题日益严重。传统的活性污泥水处理技术因占地面积大、剩余污泥多、抗负荷冲击能力弱的特点大大限制了该技术的发展,好氧颗粒污泥技术应运而生。好氧颗粒污泥是由微生物自絮凝形成的多层球状生物膜结构,具有结构紧凑致密、沉降性能好、生物量高等众多优点^[1]。好氧颗粒污泥的多层性使其内部多种微生物共存,具有极其丰富的微生物相,实现其对多种有机污染物的高效处理,同时在污水处理过程中不同有机底物也会导致微生物菌群结构的改变。因此分析好氧颗粒污泥菌群的变化情况,对研究好氧颗粒污泥稳定性及其污水处理效果都具有重要的意义。本实验以好氧颗粒污泥为载体,分别探索了好氧颗粒污泥对苯胺废水、氨苄青霉素废水和餐厨废水的处理情况,并重点研究了在此过程中污泥微生物菌群的变化。将好氧颗粒污泥应用于含苯胺废水的研究,由好氧颗粒污泥的稳定性出发,从污泥浓度、SVI、菌群结构的变化及其对于COD和苯胺的处理效果等方面进行探讨^[2]。实验表明,在10～500mg·L^-1的苯胺首次添加的时候,好氧颗粒的污泥浓度可从5700mg·L^-1下降到3600mg·L^-1,COD去除率也有不同程度的下降,其活性会受到一定程度的抑制。但是由于苯胺的逐渐添加引起了构成颗粒中微生物菌群的变化,颗粒很快适应了底物变化,污泥的颗粒化程度加强,SVI逐渐减小达到35m L·g^-1。同时颗粒对于污染物的去除效果也明显增强,苯胺与COD的去除率均可达到90%以上。用PCR-DGGE技术对好氧颗粒污泥的菌群结构进行分析发现,在添加苯胺后,其菌群结构发生了变化。其中,副球菌属（Paracoccus）和变形菌属（Proteobacterium）为代谢无机和有机化合物的关键性菌株,在苯胺降解过程中一致保持优势菌种的地位。而黄杆菌（Flavobacterium）则在苯胺的作用下逐渐被具有生物降解能力的伯克氏菌（Burkholderia thailandensis）、粘着杆菌（Cohaesibacter marisflavi）和耶氏副球菌（Paracoccus yeei）所替代。氨苄青霉素（AMP）作为一种广谱抗生素,对好氧颗粒污泥的菌群结构产生巨大影响。首先采用间歇加入AMP的方法对好氧颗粒污泥的耐受性进行考察,随后用好氧颗粒污泥对含10 mg·L^-1 AMP废水进行处理。结果表明AMP的去除率达到97%以上。同时用高通量测序的方法对微生物菌群结构进行表征发现,变形菌门（Proteobacteria）作为活性污泥中的优势菌群一直存在于污泥中,但其下属的各菌属的丰度发生了不同程度的变化,如副球菌属（Paracoccus）、固氮弓菌属（Azoarcus）和枝动杆菌属（Mycoplana）等。将好氧颗粒污泥应用于实际餐厨废水的处理。高通量测序结果显示,通过调整C/N值达到了对脱氮除磷菌群的富集,进而通过逐步提高进水负荷的方法实现完全餐厨废水的处理。在此过程中污泥参数及污水处理能力都逐步增强。综上,不同有机底物的添加将对好氧颗粒污泥的产生不同的影响,但都是优势菌群的富集和筛选的过程,但变形菌属的优势地位保持不变,从而提高好氧颗粒污泥对污水的处理效果。更多还原