厭氧顆粒污泥的結(jié)構(gòu)

  顆粒污泥的結(jié)構(gòu)是指各種細(xì)菌在顆粒污泥中的分布狀況。一些學(xué)者認(rèn)為不同的互營(yíng)細(xì)菌隨機(jī)地在顆粒污泥中生長(zhǎng)，并不存在明顯的結(jié)構(gòu)層次性。Grotenhutis 等的研究發(fā)現(xiàn)，生在甲醇和糖類廢水中的顆粒污泥中并未有細(xì)菌的有序分布，丁酸基質(zhì)下生長(zhǎng)的顆粒污泥口學(xué)在兩類細(xì)菌族: 一類是孫氏甲烷髦毛菌(Methanosaeta Soehngenii);另一類由嗜樹木甲短桿菌和一種丙酸氧化菌組成。趙一章等對(duì)人工配水,屠宰廢水和丙酮丁醇廢水形成的顆在污泥進(jìn)行了觀察，雖然各種形態(tài)的細(xì)菌處于有序的網(wǎng)狀排列，但各種微生物區(qū)系多呈現(xiàn)隨機(jī)性分布，未觀察到顆粒層次之分。

  另一些學(xué)者則證實(shí)細(xì)菌在顆粒污泥中的分布有較清晰的層次性，并提出了一些結(jié)構(gòu)模型。Harade 等在糖類廢水中培養(yǎng)出的顆粒污泥有比較明顯的層次分布，外層主要是水解菌中產(chǎn)酸菌，內(nèi)核的優(yōu)勢(shì)菌為甲烷髦毛菌。Macleod 等給出了一個(gè)較為典型的顆粒污泥結(jié)構(gòu)模 :甲烷髦毛菌構(gòu)成顆粒污泥的內(nèi)核，在顆?；^(guò)程中提供了很好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。甲烷髦毛菌需的乙酸是由產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌等產(chǎn)乙酸菌提供,丙酸丁酸分解物中的高濃度H2 促進(jìn)了氫養(yǎng)型細(xì)菌的生長(zhǎng)，產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌和氫營(yíng)養(yǎng)型細(xì)菌構(gòu)成顆粒污泥的第二層。顆粒污泥的最外層由產(chǎn)酸菌和氫營(yíng)養(yǎng)型細(xì)菌構(gòu)成。

      Quarmby和Forster 處理速溶咖啡廢水時(shí)也得到了多層結(jié)構(gòu)的顆粒污泥，他們觀察到的最多層達(dá)到了4層。竺建榮等根據(jù)對(duì)顆立污泥的觀察，也提出了一個(gè)類似的結(jié)構(gòu)模型，不同的是他們發(fā)現(xiàn)了顆粒污泥表面細(xì)菌分布 Macleod的“區(qū)位化”，即不同細(xì)菌以成簇的方式集中存在于一定的區(qū)域內(nèi)，相互之間可能發(fā)生種間氫轉(zhuǎn)移。

      Thaveesri 等從熱力學(xué)的角度研究了顆粒污泥的結(jié)構(gòu)。也有研究者從細(xì)菌細(xì)胞與水的接觸角度開(kāi)展研究，證明大多數(shù)產(chǎn)甲烷菌和產(chǎn)乙酸菌表面呈疏水性(低表面能、接觸角大于5°) ，大多數(shù)產(chǎn)酸菌為親水性 (高表面能、接觸角大于 45°)。Thaveesri 發(fā)現(xiàn)基質(zhì)表面張力在50~55mN/m 之間時(shí)，親水性細(xì)菌和疏水性細(xì)菌都難以形成顆粒污泥;在糖類等表面張力小于 50mN/m 的基質(zhì)中，形成的顆粒污泥外層為親水性產(chǎn)酸菌，內(nèi)層為疏水性產(chǎn)甲烷菌 ;而在蛋白質(zhì)豐富的基質(zhì)中，由于表面張力大于 55mN/m，疏水性細(xì)菌( 如產(chǎn)甲烷菌 )貫穿于顆粒污泥，占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，其結(jié)構(gòu)如圖 2-5所示。低表面張力環(huán)境下形成的親水性表面的顆粒污泥穩(wěn)定性更高一些，而疏水性表面的顆粒污泥與 CH; 等氣體有強(qiáng)烈的黏結(jié)作用，易被氣泡攜帶沖洗出反應(yīng)器;因此，在蛋白質(zhì)豐富的基質(zhì)中，沖洗出的污泥量更大，而參與降解的生物量更小。

  顆粒化過(guò)程本身的復(fù)雜性決定了顆粒污泥結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，生長(zhǎng)基質(zhì)、操作條件、反應(yīng)器中的流體流動(dòng)狀況等都會(huì)影響顆粒污泥的結(jié)構(gòu)。如 Quarmby和Forster在處理馬鈴薯廢水得到了三層結(jié)構(gòu)的顆粒污泥，在小麥淀粉和造紙廢水中的顆粒卻呈 “蜂窩”結(jié)構(gòu)，沒(méi)有出現(xiàn)層次結(jié)構(gòu)。研究者所采取的研究方法、觀察手段的不同，也是導(dǎo)致觀察結(jié)果不同的重要原因。

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