丝状菌污泥膨胀中优势菌种生理学特性及菌群调控方法研究

Sludge bulking caused by M.parvicella ,H. Hydrossis, Type 0092 and other filamentous bacteria occurs in active sludge process frequently.However, there are few research about their morphology and physiology characteristic,growth and reproduction mechanism, metabolism and microbial remedial methods, both in China and abroad.Relevant research in China lags far behind that in foreign countries particularly.To solve existing deficiency and problems in this research field, growth mechanism and physiology characteristic of M.parvicella ,H. Hydrossis, Type 0092 and other dominant filamentous bacteria will be investigated systematically by fluorescence in situ hybridization (FISH), polymerase chain reaction (PCR) and other molecular biological technology, then the phylogenetic tree will be supplemented and improved.Meanwhile,their metabolic utilization characteristics of organic substrates will be investigated in biological nutrient removal process.Furthermore, individual and synergistic effect and mechanism of those intermediates on the dominant filamentous bacteria will be investigated deeply.Based on the preliminary work,the research will emphasis on the interaction mechanism of ecological physiology characteristics of dominant filamentous bacteria and environmental factors in sewage treatment to adjust the effective regulation methods, improve the relevant theory of sludge bulking, and achieve the filamentous sludge bulking control.

活性污泥法处理工艺中，由M.parvicella、H.hydrossis和Type 0092为代表的优势丝状菌引起的污泥膨胀问题经常出现。然而国内外针对这些丝状菌的形态与发生、生长与繁殖、代谢与调控等作用机理的研究甚少，且国内相关领域的研究远落后于国外进展水平。本项目将专门针对当前此领域存在的问题与不足展开研究，选择最常出现的M.parvicella、H.hydrossis及Type 0092等优势丝状菌为研究对象，借助于FISH及PCR等分子生物学技术系统地研究其生长机理、生理学习性，补充和完善相关菌群发育树；研究污水处理过程中特定优势丝状菌对有机底物代谢利用特性、中间产物单独及协同对其生理特性的影响效果及作用机理；在此基础上，重点考察优势丝状菌的微生物生理学特性与污水处理环境因素的相互作用机制，研究菌群调节的有效方法，完善相关的污泥膨胀理论，实现对丝状菌污泥膨胀的防治。

活性污泥法处理工艺中，由M.parvicella、H.hydrossis和Type 0092为代表的优势丝状菌引起的污泥膨胀问题经常出现。然而国内外针对这些丝状菌的形态与发生、生长与繁殖、代谢与调控等作用机理的研究甚少，且国内相关领域的研究远落后于国外进展水平。本项目专门针对当前此领域存在的问题与不足展开了研究，选择了最常出现的M.parvicella、H.hydrossis及Type 0092型丝状菌为研究对象。依托FISH及PCR等先进的分子生物学技术对其生长机理、生理习性进行了研究，补充且完善了相关菌群发育树；研究了污水处理过程中特定优势丝状菌对有机底物代谢利用特性；考察了优势丝状菌的微生物生理学特性与污水处理环境因素的相互作用机制。通过本项目的研究获得了以下重要成果：(1)建立了H.hydrossis、M.parvicella及Type 0092丝状菌的菌种富集培养方法并成功诱发了以相关丝状菌为优势菌的污泥微膨胀。(2)确定了H.hydrossis及M.parvicella等丝状菌鉴定和定量领域，且针对M.parvicella、H.hydrossis及Type 0092等特定类型丝状菌完善和设计了其相应的特定引物，并开发了其聚合酶链式反应（PCR）方法，对其进行了相应的定量分析。丰富了三种典型优势丝状菌的生理特性数据库。(3)明确了脱氮过程中优势丝状菌与硝化菌的竞争关系，首次发现在生物脱氮过程污泥膨胀系统中起主要硝化作 用的亚硝酸盐氧化菌（Nitrite Oxidizing Bacteria，NOB）菌种为Nitrotoga。(4)优化了膨胀污泥和膨胀恢复污泥胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances，EPS）的提取方法。(5)明确了M.parvicella、H.hydrossis及Type 0092等丝状菌与环境因素作用的机理及相关调控措施。通过本项目的研究，不仅补充了对M.parvicella、H.hydrossis及Type 0092等丝状菌的研究成果，加深了对其生长机理及生理特性的认识，弥补了目前国内外丝状菌研究领域的不足，还为污水处理厂此类丝状菌大量增殖引起的污泥膨胀问题提供了相应的微生物学理论支持与准确的预防和调控措施。因此，本项目的研究，无论是在理论上还是在实际应用中都具有重要的意义。