絲狀菌污泥膨脹的微觀研究方法進展
摘要:污泥膨脹是一個世界難題。盡管各國科學家們對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,藥劑法只適合臨時應急使用。控制污泥膨脹通用方法的缺乏,使研究者開始關注絲狀菌的微觀研究。目前,研究絲狀菌污泥膨脹的熱點之一是鑒別出引起污泥膨脹的特定絲狀菌,然后應用PCR擴增技術、原位雜交技術以及微電子自動射線照相等技術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,人們常把菌體細胞能相連而形成 絲狀的微生物統(tǒng)稱為絲狀菌,如絲狀細菌、放線 菌、絲狀真菌和絲狀藻類等。絲狀細菌在用活性污 泥法處理污水的工藝中占有重要地位。很多絲狀 細菌能夠分泌黏性物質分散在菌體表面。可把其他游離細菌和污水中的懸浮顆粒粘連起來.形成 活性污泥絮體,絲狀細菌就構成了活性污泥的骨 架,對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。出水時污泥大量流失,使得出水水質 惡化,嚴重影響污水處理廠正常運行.嚴重時可造 成重大損失。近幾十年來.各國的研究者對此進行 了大量的研究,發(fā)現(xiàn)污泥膨脹與水質和運行條件 密切相關,并確定生物選擇器、回流污泥再生法、SBR法、強化曝氣池控制法、加填料控制膨脹法、 AB兩級曝氣系統(tǒng)、帶狀污泥工藝等方法可以有效防治污泥膨脹。盡管如此,由于問題的復雜性,在 世界范圍內,污泥膨脹仍時常發(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 的原因或針對特定種類的絲狀菌進行控制的方 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,僅可作為臨時應急應用。
污泥膨脹是由于在特定的條件下絲狀菌過度 繁殖而導致.所以確定絲狀菌的生理特性對于污 泥膨脹的預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,應用PCR(poly— merase chain reaction.又稱DNA多聚酶鏈式反應.
是一種DNA片斷體外快速擴增的方法)擴增技 術、原位雜交技術以及微電子自動射線照相等技 術研究其生理生態(tài)特征,根據其生理生態(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)生是有關絲狀菌污泥膨脹研究的熱 點之一 。
1 絲狀菌形態(tài)與生態(tài)的相互影響
J.Kappeler等 認為絲狀菌的大量生長與污 泥絮體內部基質擴散阻力有關。在污泥絮體內部 基質濃度呈梯度分布,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,使種群獲得優(yōu)勢生態(tài)位。在生態(tài)位占優(yōu)勢的情況下,絲 狀菌更容易吸收基質,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。
2傳統(tǒng)的污泥絲狀菌鑒定方法
1975年D.H.Eikelboom等 首次對活性污 泥中的絲狀菌進行了鑒定.共分離出26個類型的 絲狀菌,并在1981年將其擴大到29個類型。這種 傳統(tǒng)的鑒定方法是根據絲狀菌的形態(tài)特征和染色 反應來確定絲狀菌種屬。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。而且這種方法對操作人員要求較高,需專門培訓,否則容易出現(xiàn)判斷錯誤的情況。
3 分子生物學法鑒定污泥絲狀菌
分子生物學是一種以分析微生物DNA和 RNA為基礎的方法。近幾年來,隨著PCR、核酸測
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