城市污水中硝化菌研究

城市污水從用水設施排出時，自身是不含或者僅含有極少量的硝化菌. 但是，城市排水管道內表面、 管底沉積物和污水中存在了大量高活性的微生物. 城市污水從排放口，經過排水管道、 明渠等下水管網長達數小時甚至十幾小時的輸送，到達污水處理廠時，往往會由于管渠壁上生物膜的脫落等原因可能會含有一定量的硝化菌. 這也是在城市污水處理廠的啟動時，采用傳統的自然培養方法或利用初沉污泥以進行快速自然培養可以達到良好的硝化效果的原因. Brion等運用PCR和Roche 454(GS FLX Titanium System)超高通量測序技術對加拿大魁北克省蒙特利爾市附近的3個污水廠的進水及活性污泥中硝化菌群落結構進行調查分析，發現活性污泥中的硝化菌多樣性低于進水中硝化菌多樣性，而且78%的AOB和86%的NOB一致. Saunders等對Denmark的3個污水廠的進水與活性污泥進行微生物群落多樣性測序分析發現，活性污泥中有35%OTUs(62% reads)存在于進水中. 但是Lee等利用16S rRNA基因序列分析法對韓國爾的4個污水廠的進水與活性污泥中微生物進行鑒定，發現二者僅有4.3%~9.3%的OTUs一致，從而認為原水中微生物對活性污泥系統的影響較小. 常用的活性污泥模型ASM1、 ASM2和ASM3都假定進水中的硝化菌(自養菌XA)含量也是設定為0 mg·L-1，并假定相對過程中生成的微生物量，進水中微生物質量濃度可以忽略. 而目前許多有關硝化菌的研究集中在生化系統內，對于城市污水自身帶入系統的硝化菌很少涉及，而要了解這部分硝化菌對污水處理廠活性污泥系統的影響，就需要明確以下3個問題: ①城市污水中是否含有活性污泥中硝化菌的優勢菌屬? ②這部分硝化菌是否具有硝化活性?③如果城市污水與活性污泥中硝化菌一致，而且具有硝化活性，那么這部分硝化菌對活性污泥系統將有著連續自然接種的作用，而城市污水處理廠進水帶入的這部分硝化菌對活性污泥系統的連續接種強度有多少?

　　本研究利用熒光原位雜交技術等方法對西安市兩個已運行多年的大型污水處理廠(西安市第二、 第三污水處理廠)進水中的硝化菌群落結構與硝化性能進行初步調查分析，并通過硝化活性估算進水中硝化菌對活性污泥系統的連續接種強度，以期為活性污泥模型的優化及城市污水處理系統的設計與運行提供理論依據.

結論

　　(1) 西安市第二、 第三污水處理廠進水中硝化菌占總細菌數的平均個數百分比[(AOB+NOB)/EUBmix]分別為(5.35±2.1)%和(6.0±2.8)%，進水中氨氧化菌(AOB)優勢菌為Nitrosomonas europaea/Nitrosococcus mobilis lineage; 亞硝酸鹽氧化菌(NOB)的優勢菌均為Nitrospira，次優勢菌為Nitrobacter，且與Nitrococcus、 Nitrospina并存.

　　(2) 城市污水中硝化菌具有硝化活性，在曝氣2~16 h后，活性基本恢復，zui大氨氧化速率分別為(0.32±0.12) mg·(L·h)-1和(0.43±0.17)mg·(L·h)-1，亞硝酸鹽氧化速率為(0.71±0.18)mg·(L·h)-1和(0.58±0.27) mg·(L·h)-1.

　　(3) 城市污水中含有活性硝化菌，對活性污泥系統有連續自然接種的作用，根據進水及活性污泥中硝化活性估算出城市污水中AOB和NOB對活性污泥的連續接種強度分別為0.08~0.09 g·(g·d)-1和0.11~0.24 g·(g·d)-1. 因此，在活性污泥模型建立及污水處理廠設計中有必要考慮由城市污水自身帶入的硝化菌對污水處理廠運行的影響.

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