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高浓度有机废水活性污泥法处理过程中会出现真菌菌丝为特征的污泥膨胀现象,前期研究以高硫抗生素废水为处理对象表明通过控制溶解氧浓度在微好氧条件下(<0.5 mg/L)可以有效控制污泥膨胀的形成,本文在前面研究的基础上采用FISH-FCM微生物计数、PCR-DGGE群落结构分析、构建克隆文库、以及探针设计等现代分子生物学技术深入解析了溶氧调控的微生态机制。为了克服超声法作为分散手段的不足(强度大或时间长会引起菌丝破碎,强度小或时间短菌丝不能完全分裂成节孢子,最终均影响FISH-FCM计数效果),本文借鉴酵母原生质体融合杂交方法,首先探计了酶解法作为菌丝分散预处理方法的可行性并优化了酵解-FISH-FCM菌丝计数方法的技术参数,获得了优于超声分散预处理方法的效果。在深入解析活性污泥系统污泥膨胀的DO调控微生态动力学后,本文进一步考察了不同溶氧条件(好氧:DO>2mg/L；微好氧:DO<0.5 mg/L)条件对高硫抗生素废水SBR工艺处理效果与微生态构成的影响。结果表明:
(1)通过严格的细胞固定灭活及试剂灭菌操作,蜗牛酶分散预处理过程酵母细胞绝对数量不会发生明显的变化,并且超过90％的酵母细胞被流式细胞仪检测出,高于超声分散效果(仅能检出低于85％的细胞,且不易控制操作条件)。然而,研究表明酶解分散预处理会造杂交后细胞无法通过流式细胞仪检测得到,进一步分析表明蜗牛酶化学成分造成了荧光素淬灭,而通过降低酶浓度和增加标记荧光强度可以消除该负面影响。
(2)PCR-DGGE、克隆文库分析表明好氧条件与微好氧条件相比更有利于增加污泥中真菌群落多样性(酵母数量从1种增至4种),并且有利于酵母数量的增值。基于系统中出现的酵母种类设计了四种分子探针,与膨胀污泥样品的杂交结果表明这些探针均具有较好的特异性,污泥膨胀样品中形成真菌丝的酵母主要是Trichosporon asahii,FISH-FCM检验结果亦表明好氧期Trichosporon asahii数量到达6.0×109个/ml,该菌在微好氧条件下并未大量出现(小于酵母总数的4％),表明该菌数量变化与溶解氧浓度具有显著正相关性,即较高的溶解氧环境是这种酵母成为优势菌的主要诱因。
(3)与连续流反应为特征的活性污泥系统不同,不同溶氧条件下SBR系统均没有出现污泥膨胀现象。好氧条件下,SBR系统具有更高的COD去除效率,污泥浓度更高。好氧条件更有利于酵母成为优势菌(酵母与细菌的数量比达到73:27,高于微好氧条件的61:39)。然而,微好氧条件下真菌群落结构较好氧条件下更为丰富。真菌克隆文库结果显示,微好氧运行污泥真菌克隆序列可比对出10株相似菌,而好氧条件仅有6株相似菌,这些酵母的种类明显不同连续流反应器。