超声波促进好氧/缺氧污泥消化过程中细菌群落结构分析

应用基于16S rDNA的PCR-DGGE对超声波-好氧/缺氧污泥消化过程中微生物种群的多样性进行研究.通过SDS细胞裂解法提取不同时期污泥中的基因组DNA,采用通用引物进行V3区域PCR扩增,长约190 bp的PCR产物经DGGE分离后,获得污泥微生物群落的DNA特征指纹图谱,对条带进行切胶测序,使用序列数据进行同源性分析并建立系统发育树.DGGE图谱表明,在反应器运行的不同时期,微生物群落结构发生动态演替.5、10、15、20、25 d微生物相似性与0 d相比分别为61.2%、48.2%、46.4%、42.6%、41.7%,总细菌Shannon指数经历了一个从逐渐减少到趋于稳定的过程,这表明超声波改变污泥内部性质,导致微生物多样性的降低.UPGMA聚类分析将DGGE图谱区分为三大族群并对应于不同运行时期.测序结果表明,超声波-好氧/缺氧污泥消化中微生物群落主要为Firmicute、Genuscitrobacter、Bacilli、α-Proteobacteria、β-Proteobacteria.     

超声波-缺氧／好氧污泥消化反应器中氨氧化细菌群落结构的演变

为了揭示超声波-缺氧／好氧污泥消化反应器中氨氧化细菌群落结构多样性的演变过程，采用变性梯度凝胶技术（PCR—DGGE）研究不同运行时期氨氧化细菌群落结构的变化。DGGE分析表明，反应器中氨氧化细菌群落比较丰富。在反应器运行的不同时期，氨氧化细菌的群落结构发生了一定的变化，反映了种群的动态演变。UPGMA聚类分析将DGGE图谱分为3大类群并对应于各自的运行时期。测序结果表明，反应器中的优势种群属于变形菌门（Proteobacteria），包括α-proteobacteria，β-proteobacteria，γ-proteobacteria和ε-proteobacteria4个纲，其中β-proteobacteria占45％，γ-proteobacteria占40％。在始终保持明显优势地位的种属中，5株为反硝化细菌，它们对提高反应器脱氮效率具有重要作用。     

超声波促进好氧/缺氧污泥消化过程中水解酶活性变化研究

为评价超声波促进污泥好氧/缺氧消化的作用,采用频率28 kHz,声能密度为0.15 kW.L-1和超声时间10 min的超声参数与好氧/缺氧消化衔接,研究了污泥的SS、VSS及水解酶活性(淀粉酶、α-葡萄糖苷酶、蛋白酶、磷酸酶)在消化过程中的变化趋势,同时以未经超声处理的消化污泥作为对照.结果表明,经过超声波-好氧/缺氧消化13 d,VSS去除率为44.3%,高出对照污泥14.9%.污泥中水解酶活性随消化天数增加呈先增加后减少的变化趋势,其中超声污泥的淀粉酶和葡萄糖苷酶活性在第5 d达到峰值,此时VSS淀粉酶活性为0.104μmol.g-1,葡萄糖苷酶活性为0.637μmol.g-1.超声污泥中胞内蛋白酶和胞外蛋白酶在第7 d达到峰值,胞内蛋白酶活性为23.68μmol.g-1,远远大于胞外蛋白酶,在污泥消化过程中起主导作用.超声污泥中酸性磷酸酶活性高于对照污泥,而碱性磷酸酶对环境改变较为敏感,超声波预处理改变污泥内部性质,导致碱性磷酸酶活性减少.     

超声波预处理对污泥好氧/缺氧消化的效果

为评价超声波预处理对城市污泥好氧/缺氧消化效果的影响,将超声波-好氧/缺氧消化工艺与传统的好氧/缺氧消化工艺进行了对比研究。结果表明,经25 d消化处理,引进超声波后的好氧/缺氧消化效果显著提高,污泥的VSS去除率达到51.98%,高于传统好氧/缺氧消化的42.98%。2种工艺消化的污泥TCOD以及污泥上清液中的SCOD、TP和NH3-N的变化趋势相似;而经超声波-好氧/缺氧消化的污泥上清液中硝态氮和亚硝态氮浓度较传统好氧/缺氧的高,说明经超声波处理后的污泥中的硝化细菌的活性增强,硝化反应加快。