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活性污泥菌群结构对于城镇污水处理系统的影响

作者：奚向民日期：2014-06-09 14:32 来源：中国科技博览

(上海城投污水处理有限公司白龙港污水处理厂 201201)
[摘要]活性污泥菌群结构与城镇污水处理系统运行有着密切联系，其在很大程度上能够决定城镇污水处理系统运行的安全性与稳定性，合理构建稳定的
活性污泥菌群结构是实现水质达到相关质量标准的重要举措。为了进一步了解活性污泥菌群结构在城镇污水处理系统运行中的作用力，本文以14个活性污泥样品
所涉及的城镇污水处理厂为例，对活性污泥菌群结构对于城镇污水处理系统的影响进行了深刻研究与分析。
[关键词]活性污泥；群结构；城镇污水处理系统；影响
中图分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)17-0315-01
一直以来，我国坚持走可持续发展之路，因此我国崇尚水资源的循环利用，
而污水处理系统是实现废水再次利用的关键，在城镇污水处理系统中合理应用
活性污泥菌群结构，可以有效降低或者消除污水处理系统中水资源的有害物
质，以此来保证经过污水处理系统处理之后的水资源满足相关质量标准。
一、活性污泥菌群结构对城镇污水处理系统的影响研究材料与方法
1.活性污泥菌群结构样品概述
为了确保研究结果的准确性，本文在研究中所选取的14种活性污泥菌群结
构样品都是出自16SrRNA克隆文库数据，当前可以收集该类数据的数据库较
少。这14种活性污泥菌群结构除了Fra活性污泥样品之外，其他13种活性污泥样
品都来源于污水处理厂中的好氧段，Fra活性污泥样品来自污水处理厂的缺氧
段。这14个污水处理厂主要分布在温带与亚热带地区，除了Ger污水处理厂中含
有工业废水以及啤酒废水，其他13个污水处理厂水的主要来源是生活污水。这
14个活性污泥样品中，其中有10个来自文献，其细菌群结构已经被报道，而另外
4个还需要进一步测试分析，待研究的污水处理厂其内部的活性污泥样品均取
自好氧段，测试方法是利用无菌的离心管分别取40毫升的活性污泥样品，取出
后在-80℃的气温下冻存。
2.活性污泥样品基因组DNA提取
进行活性污泥菌群结构对城镇污水处理系统的影响研究时需要将冷存的
活性污泥菌群结构样品安全取出，并使其在适宜的室温条件下逐渐融化，待其
完全融化后吸取3毫升的泥水混合物灌入灭菌离心管中，14,000r/min下离心
10min。将泥水混合物灌入灭菌离心管内之后需要将离心管上清液去除，离心
管中的沉淀可以利用超纯水进行清洗3次，清洗就完毕后的活性污泥样品基因
组DNA应利用相应的试剂盒进行基因提取，吸取5μI的样品产物，并利用一定
量的琼脂糖凝胶电泳对基因组DNA进行检测，主要检测基因组DNA是否完整，
剩下的基因组DNA提取物应在-20℃的温度下保存，以便备用。
3.建立克隆文库
在研究中要准确评估活性污泥菌群结构对城镇污水处理系统的影响，应以
基因组DNA提取物为模板，并运用引物27f与1492r对需要测试的4个活性污泥
菌群结构样品进行PCR扩增，为了减少研究试验中的误差，每个活性污泥样品
应同时进行PCR反应，而后将反应产物进行合并，这样全部的PCR反应将呈现
在PCR扩增仪上。在研究试验中会产生大量的数据信息，因此建立克隆文库十
分必要，它不仅可以储存相关数据信息，同时还可以合理储存活性污泥菌群结
构样品，以免样品受到损害，影响试验结果。
4.活性污泥菌群结构样品分类分析
在活性污泥菌群结构样品研究试验中，所有的测序都会在测序仪器上进
行，测序引物主要是利用载体特异性引物M13R与M13F实现的，与此同时还可
以对测序返还结果进行合理拼接，将载体片段去除。利用克隆文库中的EMBL
数据库可以快速搜索出已经被报道的10个城镇生活污水处理厂中的活性污泥
菌群结构样品细菌群数据，并且利用数据库的相关信息可以实现对14个污水处
理厂中活性污泥菌群结构的分类分析。
二、活性污泥菌群结构对城镇污水处理系统的影响研究结果论述
1.城镇污水处理系统进出水水质特点分析
14个污水处理厂中除了Ger活性污泥样品所牵涉的污水处理厂以外，其余
13个污水处理厂的进水渠道主要为生活污水，因此这13个污水处理厂的氨氮浓
度与进水COD分别在30mg/L~45mg/L和800mg/L~1100mg/L之间，从污水处
理厂的出水水质状况来看，14个污水处理厂中有11个污水处理厂其氨氮浓度与
进水COD在8mg/L和60mg/L以下，达到了GB18918-2002一级B出水水质标
准，这些污水处理厂所涉及到的活性污泥菌群结构样品主要为TJ—l、TJ—2、
BJ-1、BJ-2、GD一1、GD_2、Ger、USA、Fra、Eur—l与Eur-2。而剩下3个污水处
理厂的氨氮浓度与进水COD都不能满足相关出水水质标准，因此会导致城镇污
水处理系统的不正常运行。
2.活性污泥菌群结构样品的细菌菌群聚类分析
利用克隆文库中RDP数据库上的应用程序根据不同分类水平对1城镇14个
污水处理厂中的活性污泥菌群结构样品依次进行16SrRNA克隆文库序列，那
么一般情况下随着活性污泥菌群结构的细菌菌群分类层次的不断降低，处于不
同分类1水平上的16SrRNA其所占据的比例则会逐渐变大。在研究过程中根据
门、纲、目、科、属分类标准水平，可以对不同城镇生活污水处理厂的活性污泥菌
群结构样品进行细菌菌群含量测试，并对14个活性污泥菌群结构样品进行科学
合理的聚类分析，根据测试结果可以保证活性污泥样品聚类分析的科学性与合
理性，对了解活性污泥菌群结构对城镇生活污水处理系统的影响具有积极意
义。
从分类学原理角度出发，随着分类层次的不断升高，处于同一分类单元中
的活性污泥细菌种类数量也会随之增多，与此同时活性污泥细菌菌群之间的相
似性就会变小，在纲与门分类水平上即使是差别较大的细菌菌群也能够归属到
同一分类单元中，此时城镇污水处理厂中全部的活性污泥菌群结构样品所测试
得到的菌群结构都具有一定的相似性。所以在纲与门分类水平上不应该将处于
正常运行状态与不正常状态的城镇污水处理厂划分开，应对两者进行综合分
析，进一步考察污水处理厂及活性污泥样品在不同分类水平上的差异，根据研
究就发现正常运行的污水处理厂以及不正常运行的污水处理厂即使存在较大
差异，然而却可以归为一类，在科与属分类上也是如此，经过综合考虑在目的分
类水平上进行正常运行与不正常运行污水处理厂中的活性污泥菌群结构样品
进行区分较为合适。
3.研究结果分析
在活性污泥菌群结构对城镇污水处理系统的影响研究过程中，在不同分类
水平上可以实现对污水处理厂中的活性污泥菌群结构样品进行聚类分析，其中
门与纲分类水平上，生物信息量相对较少，正常运行与不正常运行的城镇污水
处理厂中的活性污泥菌群结构较为相似，而在目的分类水平上其菌群结构则不
同，在科与属分类水平上，生物信息量相对比较多面，同样是处于正常运行状态
的污水处理厂，其活性污泥菌群结构也有很大差别。
三、总结
综上所述，活性污泥菌群结构中的各类细菌可以有效降解城镇生活污水中
的有机物，消除城镇生活污水中的有害物质，使就城镇污水处理系统功能得以
充分发挥，从而提升城市水质质量，实现活性污泥菌群结构在城镇污水处理系
统中的应用价值。
参考文献
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应用基础与工程科学学报，2013,21（3）：522-529.
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途径[J].应用与环境生物学报.2009,10（5）：643-646.