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丝状菌污泥膨胀的微观研究方法进展.pdf

丝状菌污泥膨胀的微观研究方法进展.pdf

上传者: jianjian11499327 2011-05-25 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《丝状菌污泥膨胀的微观研究方法进展pdf》,可适用于工程科技领域,主题内容包含第卷第期年月工业水处理IndustrialWaterTreatmentVo.No.Jan.丝状菌污泥膨胀的微观研究方法进展夏恩思周利李鹏甘立友。刘灵符等。

第卷第期年月工业水处理IndustrialWaterTreatmentVo.No.Jan.丝状菌污泥膨胀的微观研究方法进展夏恩思周利李鹏甘立友。刘灵菊(.重庆水务控股(集团)有限公司重庆.青岛理工大学环境与市政工程学院山东青岛)摘要污泥膨胀是一个世界难题。尽管各国科学家们对污泥膨胀问题做了大量的研究但却至今还没有一种较为彻底的解决方法。由于存在缺陷药剂法只适合临时应急使用。控制污泥膨胀通用方法的缺乏使研究者开始关注丝状菌的微观研究。目前研究丝状菌污泥膨胀的热点之一是鉴别出引起污泥膨胀的特定丝状菌然后应用PCR扩增技术、原位杂交技术以及微电子自动射线照相等技术研究这些特定丝状菌的生理生态特征试图找到可以避免这些特定丝状菌引起膨胀的方法采取一定的措施来限制这些丝状菌过度生长。关键词丝状菌丝状菌膨胀丝状菌鉴定中图分类号TU.【文献标码】A文章编号】X()l一ProgressinthemicrocosmicstudyofthefilamentousbacteriumsludgeexpansionXiaEnsiZhouLiLiPengGanLiyouLiuLingju(.ChongqingWaterHolding(Group)Co.Ltd.ChongqingChina.SchoolofEnvironmentalandMunicipalEneeringQingdaoUniversityofScienceandTechnologyQingdaoChina)Abstract:Despitethelargenumbersofresearchesthathavebeendoneonsludgeexpansionuntilnowthereisnocomparativelythoroughsolutionyet.Themedicamentmethodisfinebutmainlyforemergencyduetoitsdefeat.Owingtothelackofsuccessinfindingageneralsolutiontocontrolthesludgeexpansionresearchersstartpayingattentiontothemicroscopicstudyofthefilamentousbacteria.Atpresentoneofthehotspotsoffilamentousbacteriumsludgeexpansionstudyistoidentifythespecificfilamentousbacteriathatcausesludgeexpension.ThenthePCRtechniquehybridizationtechniquemicroelectronicautoradiographyetc.areusedforstudyingtheecophysiologycharacteristicsofthefilamentousbacteriatryingtofindoutthemethodthatcanavoidtheexpansioncausedbythespecificfilamentousbacterium.Certainmeasurescanbetakenforrestrictingtheexcessgrowthofthesefilamentousbacterium.Keywords:filamentousbacteriafilamentousbacteriumexpansionidentificationoffilamentousbacterium在工程上人们常把菌体细胞能相连而形成丝状的微生物统称为丝状菌如丝状细菌、放线菌、丝状真菌和丝状藻类等。丝状细菌在用活性污泥法处理污水的工艺中占有重要地位。很多丝状细菌能够分泌黏性物质分散在菌体表面。可把其他游离细菌和污水中的悬浮颗粒粘连起来.形成活性污泥絮体丝状细菌就构成了活性污泥的骨架对活性污泥的形成起到重要作用。因此.在污水生化处理中丝状细菌是不可缺少的。但如果活(基金项目山东省教育厅项目(JN)一一性污泥中的丝状菌大量生长繁殖.则可能导致丝状菌污泥膨胀(以下简称污泥膨胀).致使污泥沉降性能变差。出水时污泥大量流失使得出水水质恶化严重影响污水处理厂正常运行.严重时可造成重大损失。近几十年来.各国的研究者对此进行了大量的研究发现污泥膨胀与水质和运行条件密切相关并确定生物选择器、回流污泥再生法、SBR法、强化曝气池控制法、加填料控制膨胀法、AB两级曝气系统、带状污泥工艺等方法可以有效工业水处理一O()夏恩思等:丝状菌污泥膨胀的微观研究方法进展防治污泥膨胀。尽管如此由于问题的复杂性在世界范围内污泥膨胀仍时常发生至今没有一种较为彻底的防治方法。一旦发生污泥膨胀采用投加消毒剂或混凝剂的方法一般能很快降低SVI值。但由于这两种方法都不是基于引起污泥膨胀的原因或针对特定种类的丝状菌进行控制的方法。所以不能从根本上控制丝状菌的过度繁殖.一旦停止加药污泥膨胀现象有可能再次发生。所以仅可作为临时应急应用。污泥膨胀是由于在特定的条件下丝状菌过度繁殖而导致.所以确定丝状菌的生理特性对于污泥膨胀的预防和控制有一定的意义。目前为鉴别引起污泥膨胀的丝状菌种类应用PCR(polymerasechainreaction.又称DNA多聚酶链式反应.是一种DNA片断体外快速扩增的方法)扩增技术、原位杂交技术以及微电子自动射线照相等技术研究其生理生态特征根据其生理生态特征采取一定的措施来限制这些丝状菌的生长.以避免污泥膨胀的发生是有关丝状菌污泥膨胀研究的热点之一。丝状菌形态与生态的相互影响J.Kappeler等认为丝状菌的大量生长与污泥絮体内部基质扩散阻力有关。在污泥絮体内部基质浓度呈梯度分布丝状菌通常从一端或者两端向高浓度基质的方向生长此种形态使丝状菌在限制底物条件下取得更大的竞争优势使种群获得优势生态位【)。在生态位占优势的情况下丝状菌更容易吸收基质因此具有更高的向外生长速率从而赢得更大的竞争优势。传统的污泥丝状菌鉴定方法年D.H.Eikelboom等)首次对活性污泥中的丝状菌进行了鉴定.共分离出个类型的丝状菌并在年将其扩大到个类型。这种传统的鉴定方法是根据丝状菌的形态特征和染色反应来确定丝状菌种属。尽管这种方法很有用.但是存在一定的限制性。例如S.natans等类型丝状菌的形态随条件的变化而变化。而且这种方法对操作人员要求较高需专门培训否则容易出现判断错误的情况。分子生物学法鉴定污泥丝状菌分子生物学是一种以分析微生物DNA和RNA为基础的方法。近几年来随着PCR、核酸测序等相关分子生物学技术的发展微生物生态研究发生了深刻的变化使灵敏的检测和精确的鉴定细菌成为可能。目前应用最为有效和广泛的技术当属荧光原位杂交(fluorescenceinsituhybridizationFISH)技术、PCR一变性梯度凝胶电泳(PCRdenaturinggradientgelclectrophoresisPCRDGGE)技术和PCR一单链构象多态性(PCRsinglestandcorrforma.tionpolymorphismPCRSSCP)分析。FISH技术是一种非放射性原位杂交方法它采用特殊荧光素标记核酸(DNA)探针可在染色体、细胞和组织切片标本上进行DNA杂交。对检测细胞DNA或RNA的特定序列存在与否最为有效。FISH检测最常使用的靶序列是SrRNA这是由于SrRNA具有遗传稳定的特性。它的结构域具有保守区和可变区。对于每个分类水平根据rRNA目标区域可设计寡核苷酸探针。进行种属特异性鉴定。SrRNA基因比较测序在进行微生物鉴定时是最简便和准确的。使用变性梯度凝胶电泳技术可分离出生物体独特的SrRNA对其进行分子测序生物体的种属即可被确定。对于难分离纯化的细菌使用变性梯度凝胶电泳技术也可分离出SrRNA。FISH技术的应用使特定探针标记特定丝状菌以鉴定其种属的方法成为可能。C.Levantesi等s利用传统的培养方法和分子生物方法对工业污水处理厂中丝状体细菌种群进行了研究描述。对于难以培养的丝状菌使用显微操作方法分离丝状菌通过RTPCR技术迅速扩增相关丝状微生物的SrDNA.再采用FISH技术予以鉴定对于难分离的丝状菌。这也是一种非常有效的方法。C.Levantesi等总共分离出株菌株.分属于个不同的种其中包括两个新种和一个新属。总共获得个SrRNA序列利用其中的个序列设计出特定寡聚核苷酸探针用于标记工业污水处理厂中的优势丝状菌。到目前为止.用于FISH技术的探针只有多种而目前已知的丝状菌种类总共有O多种所以FISH技术在丝状菌种类鉴定中的应用受到很大的限制。自动分子技术(比如微序列/DNA片断分析)和流动细胞质与自动成像技术相结合以及CLSM技术目前都有了长足的发展。这些方法在未来的研究中将会成为鉴定丝状菌的有效方法。专论与综述工业水处理一O()丝状菌生理学E.M.Seviour等利用荧光原位杂交和微电子自动射线照相技术研究丝状菌Nostocoidalimicola的生理特性发现在基质吸收方式上。经过分离纯化后的NostocoidalimicolaI型丝状菌与活性污泥中的生物样本不相同。在厌氧的条件下活性污泥中的NostocoidalimicolaI型丝状菌代谢更为活跃。通常来说。丝状菌是严格的好氧细菌其产能代谢是以氧气分子作为电子受体完成的。遗憾的是有关分离纯化丝状菌的生理特性研究的报道很少。现有的资料显示只有、、和Ⅳ.imicola类型的丝状菌能够在厌氧条件进行呼吸代谢因而可能在厌氧阶段取得竞争优势。但是。这些厌氧丝状菌毕竟在所有的丝状菌中仅仅占了/b部分而且通常不会导致污泥膨胀。此外.某些丝状菌能够以硝酸盐作为电子受体将硝酸盐还原为亚硝酸盐。但是对于这些丝状菌来说其底物利用速率和反硝化速率要比菌胶团细菌慢得多(低倍以上)。所以有关这类丝状菌的生理特性和导致污泥膨胀的可能性需要试验确定。据报道丝状菌parvicella在缺氧的条件下不能生存利用parvicella的这一生理生态特征可创造缺氧环境对污泥膨胀进行控制S.natarts型细菌引起的膨胀也可用缺氧反应器来控制。绝大多数丝状菌的生理特性还没有弄清楚主要原因是丝状菌难于分离培养。荧光原位杂交和微电子自动射线照相等技术的使用有望成为探明丝状菌生理特性的有力手段使结果更加准确可靠。结语污泥膨胀是一个世界性难题。尽管各国科学家们对污泥膨胀问题做了大量的研究。但是.至今还没有一种较为彻底的解决方法。由于药剂法存在缺陷所以只能作为临时应急时使用。目前污泥膨胀研究的热点之一是鉴别出引起污泥膨胀的特定丝状菌然后应用PCR扩增技术、原位杂交技术以及微电子自动射线照相等技术研究这些特定丝状菌的生理生态特征。结合丝状菌的生理生态特征.调整环境运行条件限制丝状菌在整个生态~一系统中过度生长。随着我国活性污泥法城市污水和工业废水处理厂的不断建造污泥膨胀问题将越来越突出。而国内对丝状菌生理生态特征的研究与国外还存在很大的差距.所以我国加强丝状菌种属鉴定工作并研究其生理生态特性对于解决污泥膨胀问题是很有必要的。参考文献国家环境保护总局.活性污泥膨胀的机理与控制M.北京:中国环境科学出版社.:.EikelboomDH.FilamentousorganismsobservedinactivatedsludgeplantsJ.WaterRes.():.EikelboomDHvanBoiseHJJ.MicroscopicsludgeinvestigationmanualM.DelftNL:IMGTNOReportAa:.JenkinsDRichardMGDaiggerGT.ManualonthecausesandcontrolofactivatedsludgebulkingandfoamingM.ndEdition.BocaRatonForida:LewisPublishers:.LevantesiCRossettiSBeimfohrCeta.DescriptionofiliamentousbacteriapresentinindustrialactivatedWWTPsbyconventionalandmolecularmethodsJ.WaterScience&TeehnologY():.SeviourEMEalesKIzzardLeta.Theinsituphysiologyof“Nostocoidalimicola”Ⅱ.afilamentousbacterialmorphotypeinbulkingactivatedsludgeusingfluorescenceinsituhybridizationandmieroantotradiographyJ.WaterScience&Technology():.KappelerJGujerW.DevelopmentofamathematicalmodelforaerobicbulkingJ.WaterRes.():.龙腾锐何强林刚.活性污泥中丝状菌与絮体结构的关系研究J.中国给水排水():.MartinsAMPPagillaKHeijnenJJeta.FilamentousbulkingsIIldgeacriticalreviewJ.WaterRes.():.ONowakGBrownGD.CharacteristicsofNostocoidalimicolaanditsactivityinactivatedsludgesuspensionJ.Res.J.WaterPollut.ControlFed.():.KohnoTSeiKMoriK.CharacterizationoftypeorganismisolatedfromactivatedsludgesamplesJ.WaterScience&Technology(/):.作者简介夏恩思(一)硕士年毕业于青岛理工大学。电话:Email:xiaensisohu.corn。收稿Et期(修改稿)

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