城市污水中硝化菌研究

城市污水从用水设施排出时，自身是不含或者仅含有极少量的硝化菌. 但是，城市排水管道内表面、 管底沉积物和污水中存在了大量高活性的微生物. 城市污水从排放口，经过排水管道、 明渠等下水管网长达数小时甚至十几小时的输送，到达污水处理厂时，往往会由于管渠壁上生物膜的脱落等原因可能会含有一定量的硝化菌. 这也是在城市污水处理厂的启动时，采用传统的自然培养方法或利用初沉污泥以进行快速自然培养可以达到良好的硝化效果的原因. Brion等运用PCR和Roche 454(GS FLX Titanium System)超高通量测序技术对加拿大魁北克省蒙特利尔市附近的3个污水厂的进水及活性污泥中硝化菌群落结构进行调查分析，发现活性污泥中的硝化菌多样性低于进水中硝化菌多样性，而且78%的AOB和86%的NOB一致. Saunders等对Denmark的3个污水厂的进水与活性污泥进行微生物群落多样性测序分析发现，活性污泥中有35%OTUs(62% reads)存在于进水中. 但是Lee等利用16S rRNA基因序列分析法对韩国尔的4个污水厂的进水与活性污泥中微生物进行鉴定，发现二者仅有4.3%~9.3%的OTUs一致，从而认为原水中微生物对活性污泥系统的影响较小. 常用的活性污泥模型ASM1、 ASM2和ASM3都假定进水中的硝化菌(自养菌XA)含量也是设定为0 mg·L-1，并假定相对过程中生成的微生物量，进水中微生物质量浓度可以忽略. 而目前许多有关硝化菌的研究集中在生化系统内，对于城市污水自身带入系统的硝化菌很少涉及，而要了解这部分硝化菌对污水处理厂活性污泥系统的影响，就需要明确以下3个问题: ①城市污水中是否含有活性污泥中硝化菌的优势菌属? ②这部分硝化菌是否具有硝化活性?③如果城市污水与活性污泥中硝化菌一致，而且具有硝化活性，那么这部分硝化菌对活性污泥系统将有着连续自然接种的作用，而城市污水处理厂进水带入的这部分硝化菌对活性污泥系统的连续接种强度有多少?

　　本研究利用荧光原位杂交技术等方法对西安市两个已运行多年的大型污水处理厂(西安市第二、 第三污水处理厂)进水中的硝化菌群落结构与硝化性能进行初步调查分析，并通过硝化活性估算进水中硝化菌对活性污泥系统的连续接种强度，以期为活性污泥模型的优化及城市污水处理系统的设计与运行提供理论依据.

结论

　　(1) 西安市第二、 第三污水处理厂进水中硝化菌占总细菌数的平均个数百分比[(AOB+NOB)/EUBmix]分别为(5.35±2.1)%和(6.0±2.8)%，进水中氨氧化菌(AOB)优势菌为Nitrosomonas europaea/Nitrosococcus mobilis lineage; 亚硝酸盐氧化菌(NOB)的优势菌均为Nitrospira，次优势菌为Nitrobacter，且与Nitrococcus、 Nitrospina并存.

　　(2) 城市污水中硝化菌具有硝化活性，在曝气2~16 h后，活性基本恢复，zui大氨氧化速率分别为(0.32±0.12) mg·(L·h)-1和(0.43±0.17)mg·(L·h)-1，亚硝酸盐氧化速率为(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，对活性污泥系统有连续自然接种的作用，根据进水及活性污泥中硝化活性估算出城市污水中AOB和NOB对活性污泥的连续接种强度分别为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处理厂设计中有必要考虑由城市污水自身带入的硝化菌对污水处理厂运行的影响.

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