絲狀菌污泥膨脹的微觀研究方法進(jìn)展
摘要:污泥膨脹是一個(gè)世界難題。盡管各國科學(xué)家們對(duì)污泥膨脹問題做了大量的研究,但卻至今還沒有一種較為徹底的解決方法。由于存在缺陷,藥劑法只適合臨時(shí)應(yīng)急使用。控制污泥膨脹通用方法的缺乏,使研究者開始關(guān)注絲狀菌的微觀研究。目前,研究絲狀菌污泥膨脹的熱點(diǎn)之一是鑒別出引起污泥膨脹的特定絲狀菌,然后應(yīng)用PCR擴(kuò)增技術(shù)、原位雜交技術(shù)以及微電子自動(dòng)射線照相等技術(shù)研究這些特定絲狀菌的生理生態(tài)特征,試圖找到可以避免這些特定絲狀菌引起膨脹的方法,采取一定的措施來限制這些絲狀菌過度生長。
關(guān)鍵詞:絲狀菌;絲狀菌膨脹;絲狀菌鑒定
在工程上,人們常把菌體細(xì)胞能相連而形成 絲狀的微生物統(tǒng)稱為絲狀菌,如絲狀細(xì)菌、放線 菌、絲狀真菌和絲狀藻類等。絲狀細(xì)菌在用活性污 泥法處理污水的工藝中占有重要地位。很多絲狀 細(xì)菌能夠分泌黏性物質(zhì)分散在菌體表面。可把其他游離細(xì)菌和污水中的懸浮顆粒粘連起來.形成 活性污泥絮體,絲狀細(xì)菌就構(gòu)成了活性污泥的骨 架,對(duì)活性污泥的形成起到重要作用。因此,在污水生化處理中絲狀細(xì)菌是不可缺少的。但如果活性污泥中的絲狀菌大量生長繁殖.則可能導(dǎo)致絲狀菌污泥膨脹(以下簡稱污泥膨脹),致使污泥沉 降性能變差。出水時(shí)污泥大量流失,使得出水水質(zhì) 惡化,嚴(yán)重影響污水處理廠正常運(yùn)行.嚴(yán)重時(shí)可造 成重大損失。近幾十年來.各國的研究者對(duì)此進(jìn)行 了大量的研究,發(fā)現(xiàn)污泥膨脹與水質(zhì)和運(yùn)行條件 密切相關(guān),并確定生物選擇器、回流污泥再生法、SBR法、強(qiáng)化曝氣池控制法、加填料控制膨脹法、 AB兩級(jí)曝氣系統(tǒng)、帶狀污泥工藝等方法可以有效防治污泥膨脹。盡管如此,由于問題的復(fù)雜性,在 世界范圍內(nèi),污泥膨脹仍時(shí)常發(fā)生,至今沒有一種 較為徹底的防治方法。一旦發(fā)生污泥膨脹,采用投 加消毒劑或混凝劑的方法一般能很快降低SVI 值。但由于這兩種方法都不是基于引起污泥膨脹 的原因或針對(duì)特定種類的絲狀菌進(jìn)行控制的方 法。所以不能從根本上控制絲狀菌的過度繁殖.一 旦停止加藥,污泥膨脹現(xiàn)象有可能再次發(fā)生。所 以,僅可作為臨時(shí)應(yīng)急應(yīng)用。
污泥膨脹是由于在特定的條件下絲狀菌過度 繁殖而導(dǎo)致.所以確定絲狀菌的生理特性對(duì)于污 泥膨脹的預(yù)防和控制有一定的意義。目前,為鑒別 引起污泥膨脹的絲狀菌種類,應(yīng)用PCR(poly— merase chain reaction.又稱DNA多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng).
是一種DNA片斷體外快速擴(kuò)增的方法)擴(kuò)增技 術(shù)、原位雜交技術(shù)以及微電子自動(dòng)射線照相等技 術(shù)研究其生理生態(tài)特征,根據(jù)其生理生態(tài)特征采 取一定的措施來限制這些絲狀菌的生長.以避免 污泥膨脹的發(fā)生是有關(guān)絲狀菌污泥膨脹研究的熱 點(diǎn)之一 。
1 絲狀菌形態(tài)與生態(tài)的相互影響
J.Kappeler等 認(rèn)為絲狀菌的大量生長與污 泥絮體內(nèi)部基質(zhì)擴(kuò)散阻力有關(guān)。在污泥絮體內(nèi)部 基質(zhì)濃度呈梯度分布,絲狀菌通常從一端或者兩 端向高濃度基質(zhì)的方向生長,此種形態(tài)使絲狀菌 在限制底物條件下取得更大的競爭優(yōu)勢(shì),使種群獲得優(yōu)勢(shì)生態(tài)位。在生態(tài)位占優(yōu)勢(shì)的情況下,絲 狀菌更容易吸收基質(zhì),因此具有更高的向外生長 速率,從而贏得更大的競爭優(yōu)勢(shì)。
2傳統(tǒng)的污泥絲狀菌鑒定方法
1975年D.H.Eikelboom等 首次對(duì)活性污 泥中的絲狀菌進(jìn)行了鑒定.共分離出26個(gè)類型的 絲狀菌,并在1981年將其擴(kuò)大到29個(gè)類型。這種 傳統(tǒng)的鑒定方法是根據(jù)絲狀菌的形態(tài)特征和染色 反應(yīng)來確定絲狀菌種屬。盡管這種方法很有用,但是存在一定的限制性。例如,S.natans, 1701,0092,0961等類型絲狀菌的形態(tài)隨條件的變化而變化。而且這種方法對(duì)操作人員要求較高,需專門培訓(xùn),否則容易出現(xiàn)判斷錯(cuò)誤的情況。
3 分子生物學(xué)法鑒定污泥絲狀菌
分子生物學(xué)是一種以分析微生物DNA和 RNA為基礎(chǔ)的方法。近幾年來,隨著PCR、核酸測
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