ABR中厌氧颗粒污泥的微生物学特性

　　　ABR反应器是一种新型的反应器，其分割式的构造使各隔室形成了各自固有形式的颗粒污泥，这是其高效稳定运行的关键[1]，因此了解颗粒污泥的微生态结构对于颗粒污泥的培养具有指导意义。

　　1 材料和方法

　　1.1 试验材料

　　以西安汉斯啤酒厂的厌氧消化污泥为接种污泥，采用淀粉合成废水在有效容积为15.84Ｌ的ABR反应器中培养厌氧颗粒污泥。ABR反应器(见图1)由4个隔室组成，在每个隔室的上流室内设循环加热管，用温度控制器将反应器内温度控制在(33±1)℃。ABR反应器的水力停留时间为24ｈ，进水COD为2500mg/l。

　　1.2 分析项目及方法

　　取已运行了238d的ABR反应器各隔室下部的厌氧颗粒污泥做试验，其中表面菌丝采用扫描电镜观察;辅酶F420采用紫外分光光度法测定[2];比产甲烷活性采用史氏发酵法测定[2]。

　　2 结果与分析

　　2.1 各隔室颗粒污泥的微生物学特征

　　对各隔室污泥表面菌丝的电镜扫描结果显示，各隔室颗粒污泥中占优势的菌种并不一样，1#隔室颗粒污泥的表面菌种以产酸菌为主，有杆状、螺旋状，菌体小，表面有粘液层，它们能将各类复杂有机质水解成脂肪酸，属于专性厌氧细菌;内部则存在大量利用氢的产甲烷短杆菌(直径约0.5μm，长约3μm)，它们从氧化H2的过程中获得能量，属专性厌氧微生物[3]。由于1#隔室中的氢浓度很高，所以它们在颗粒污泥内部成为优势菌，并将大部分的COD转化为甲烷。2#隔室的颗粒污泥中菌群多样复杂(主要有球菌、杆菌和索氏甲烷菌)，没有明显占优势的菌群，这与2#隔室底物的多样化相一致。在产甲烷过程中利用Ｈ2的产甲烷细菌生长得相当迅速，1.5d就能形成比较完整的微生物种群;相反，利用乙酸的产甲烷菌的生长较慢，如甲烷八叠球菌(Methanosarcina)形成完整的群落需要5d以上，而甲烷丝状菌(Methanosaeta)只有在SRT>12d时才能开始生长[4]。由于ABR反应器截留生物固体的能力很强，使得污泥龄较长，微生物种群丰富，这是反应器耐冲击负荷、处理效率高的内在原因。3#隔室颗粒污泥中的菌群分布与2#的类似，也没有明显占优势的菌群，但索氏甲烷菌有增多的趋势，主要是由于基质浓度较低所致(大部分基质在1#、2#隔室内被降解)，而索氏甲烷菌在低基质浓度中的增殖速率比其他类型细菌的快。在4#隔室的颗粒污泥中索氏甲烷菌成为优势菌。综上所述，由于ABR各隔室内的环境(pH、底物类型、底物浓度)不同，因而形成的微生物群落也不同。

　　2.2 在不同基质中的产甲烷活性

　　分别采用葡萄糖、甲酸、乙酸、丙酸为基质，测定各隔室颗粒污泥的最大比产甲烷活性，结果见表1。

　　表1　不同基质下的最大比产甲烷活性ｍl/gd

　　污泥来源

　　葡萄糖

　　甲酸

　　乙酸

　　丙酸

　　1#隔室

　　3

　　17

　　45

　　75

　　2#隔室

　　169

　　37

　　96

　　3#隔室

　　128

　　24

　　118

　　4#隔室

　　135

　　55

　　50

注:　无数值处表示活性极低。