李友明，薛宇慧，葛廣德，胡永玫，侯 軼※

（1. 華南理工大學(xué)制漿造紙國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510640；2. 廣西壯族自治區(qū)冶金產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)站，南寧 530023）

0 引 言

酵母工業(yè)以甘蔗蔗糖為原料發(fā)酵生產(chǎn)酵母活性產(chǎn)品或能源燃料酒精[1-2]，為甘蔗生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)鏈提供了巨大的經(jīng)濟(jì)收益和社會(huì)效益，但是酵母工業(yè)會(huì)排放出大量有機(jī)物濃度高、成分復(fù)雜[3]的工業(yè)廢水。如何實(shí)現(xiàn)高濃度有機(jī)酵母廢水的有效處理和達(dá)標(biāo)排放一直是中國(guó)輕化工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要瓶頸，該廢水也是國(guó)際公認(rèn)治理難度較高的工業(yè)廢水之一[4]。

由于酵母廢水中有機(jī)物成分復(fù)雜，主要為酚類、酮烴、酯類、雜環(huán)化合物和焦糖色素聚合物等[5]，可生化性低，需先進(jìn)行預(yù)處理調(diào)節(jié)廢水可生化性能[6-7]，研究團(tuán)隊(duì)前期探索超濾膜過(guò)濾分離工藝預(yù)處理高濃度酵母廢水，不僅可以從超濾濃縮液中回收焦糖色素等生物難以降解且有抑制作用的物質(zhì)，并且超濾后透析液廢水可生化性生化需氧量/化學(xué)需氧量（biochemical oxygen demand/chemical oxygen demand，BOD5/CODCr）由0.25提高到0.32，有利于后續(xù)生物處理[8]。

生物處理廢水的 2種常見(jiàn)方法中，好氧生物法適用于處理中、低濃度的有機(jī)廢水，由于需持續(xù)供氧，使得運(yùn)行動(dòng)力消耗成本較高，并且好氧過(guò)程中產(chǎn)生的污泥量較大，容易發(fā)生污泥膨脹，給廢水處理工藝的穩(wěn)定性運(yùn)行帶來(lái)一定的影響。而厭氧生物法適用于中、高濃度的有機(jī)廢水的處理，是一種能耗低、有機(jī)物去除效率高且具有一定經(jīng)濟(jì)效益的廢水處理方法，它能夠降解好氧法難以降解或無(wú)法降解的物質(zhì)。同時(shí)，厭氧處理產(chǎn)生的剩余污泥量比好氧法少。

光合細(xì)菌是地球上出現(xiàn)最早的、具有原始光能合成體系的原核生物的總稱，光合細(xì)菌本身降解有機(jī)物的能力較強(qiáng)，且無(wú)毒無(wú)害，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，同時(shí)含有生物促進(jìn)因子和少量抗病毒物質(zhì)[9]。在厭氧光照下光合細(xì)菌能發(fā)生異氧代謝，在利用有機(jī)物和氮磷的同時(shí)，利用廢水中的氮磷快速合成自身菌體，將廢水中的有機(jī)物和氮磷富集至體內(nèi)，通過(guò)厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為能源物質(zhì)[10]。王玉芬等[11]采用光合細(xì)菌球形紅細(xì)菌在厭氧光照條件下對(duì)氯代苯進(jìn)行生物降解，可使細(xì)菌生長(zhǎng)的停滯期明顯縮短，提高氯代苯的脫氯率。González[12]已證明生活廢水經(jīng)厭氧生物反應(yīng)器處理后，再進(jìn)行光合細(xì)菌膜反應(yīng)器處理，有機(jī)碳和氮的去除率分別為65%和39%。但是厭氧光照條件下添加光合細(xì)菌處理高濃度酵母廢水方面的研究報(bào)道甚少。

本文探索采用光合細(xì)菌強(qiáng)化厭氧生物處理高濃度酵母廢水，選擇超濾膜過(guò)濾分離后的透析液廢水為試驗(yàn)對(duì)象，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室小型UASB厭氧反應(yīng)器，在馴化后的厭氧污泥中加入光合細(xì)菌。探究光合細(xì)菌添加前后厭氧小試系統(tǒng)對(duì)廢水處理效果的影響，為酵母廢水的綜合利用和高效治理開(kāi)辟新的途徑。

1 試 驗(yàn)

1.1 材料與試劑

廢水來(lái)源：試驗(yàn)所用廢水來(lái)自廣東某藥用酵母企業(yè)，本試驗(yàn)水樣取自該廠生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的一級(jí)分離酵母廢水經(jīng)超濾膜過(guò)濾分離得到的透析液廢水，水樣在0～4 ℃的環(huán)境下保存?zhèn)溆谩?/p>

光合細(xì)菌來(lái)源：由廣州某生物公司提供，菌懸液的OD660值為0.273。

試劑：重鉻酸鉀、濃硫酸、硝酸銀、硫酸汞、氫氧化鈉、葡萄糖、硝酸銨、磷酸二氫鉀皆為分析純；哈希水質(zhì)檢測(cè)試劑。

1.2 主要儀器與設(shè)備

儀器：DR2800COD檢測(cè)儀（美國(guó) HACH公司），TrakⅡBOD檢測(cè)儀（美國(guó)HACH公司），LRH-250BOD恒濕恒溫培養(yǎng)箱（廣東省醫(yī)療器械廠），PB-10pH計(jì)（德國(guó)Sartorius公司），DZF-6020真空干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司），TDL-40B高速離心機(jī)（上海安亭科學(xué)儀器廠），C-MAG HP10加熱電動(dòng)攪拌機(jī)（IKA儀器設(shè)備有限公司），YZ1515X橫流蠕動(dòng)泵（保定蘭格恒流蠕動(dòng)泵有限公司）。

1.3 試驗(yàn)裝置

厭氧過(guò)程采用試驗(yàn)室自制的升流式厭氧污泥床（upflow anaerobic sludge bed，UASB）反應(yīng)器，其模型如圖1所示。

圖1 升流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）模型Fig.1 Model of upflow anaerobic sludge blanket reactor (UASB)

UASB系統(tǒng)為有機(jī)玻璃制成的圓柱形反應(yīng)器，外徑85 mm，內(nèi)徑75 mm，高度為280 mm；反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)有三相分離器，三相分離器開(kāi)口外徑64 mm，內(nèi)徑62 mm，高度為45 mm，整個(gè)反應(yīng)器有效容積為1.07 L；反應(yīng)裝置在處理過(guò)程中使用日光燈全周期照射；厭氧處理過(guò)程中，以恒流蠕動(dòng)泵為水力驅(qū)動(dòng)力，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，控制泵入反應(yīng)器中水流的快慢，同時(shí)用控溫加熱棒和水浴盆對(duì)厭氧反應(yīng)系統(tǒng)的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，為厭氧微生物提供良好的生長(zhǎng)代謝環(huán)境，保證對(duì)廢水中有機(jī)物的有效降解和去除。

1.4 試驗(yàn)方法與工藝

1.4.1 UASB反應(yīng)器的啟動(dòng)

采集工業(yè)污水排水口的污泥接種，接種污泥的初始混合液污泥濃度 (mixed liquid sludge concentration，MLSS) 值為4 820 mg/L。污泥體積約為反應(yīng)器有效體積的25%～30%，蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速為70 r/min，設(shè)定反應(yīng)器溫度為32 ℃，水浴保持。水力停留時(shí)間48 h，進(jìn)水量為900～1 000 mL，進(jìn)水pH值控制在6.8～7.0。厭氧反應(yīng)器啟動(dòng)階段，以葡萄糖、硝酸銨和磷酸二氫鉀分別作為C源、N源和P源，并補(bǔ)充適量的微量元素，配制C:N:P比例為300:5:1的營(yíng)養(yǎng)液。將酵母廢水與營(yíng)養(yǎng)液混合配置成質(zhì)量濃度梯度分別為 3 000～3 500，7 000～7 500，10 000～10 500和14 000～15 000 mg/L的水樣，以低濃度向高濃度逐梯度式加入到反應(yīng)器中，進(jìn)行批次試驗(yàn)，直至廢水有機(jī)物濃度達(dá)到原水濃度為止。待反應(yīng)器處理效果穩(wěn)定之后，對(duì)廢水的水質(zhì)特性進(jìn)行檢測(cè)并分析 UASB厭氧處理工藝對(duì)酵母廢水的影響。前后 2次加入廢水的時(shí)間為一個(gè)周期，每個(gè)周期48 h，該階段厭氧處理工藝運(yùn)行14個(gè)周期。

1.4.2 光合細(xì)菌強(qiáng)化UASB厭氧反應(yīng)器系統(tǒng)

以單級(jí)穩(wěn)定運(yùn)行的厭氧反應(yīng)器為主體，向反應(yīng)器中滴加已工業(yè)馴化完成的紅色光合細(xì)菌混合液，光合細(xì)菌以0.9%滅菌生理鹽水為溶劑，其菌懸液濃度經(jīng)麥?zhǔn)媳葷岱y(cè)定為1.2×1010/mL，其主要菌種為紅假單胞菌屬，添加量為1 mL/L，持續(xù)日光燈光照，反應(yīng)器工藝參數(shù)仍保持溫度為32 ℃，水力停留時(shí)間48 h，進(jìn)水量為900～1 000 mL，營(yíng)養(yǎng)鹽（CODCr:N:P）比例為 300:5:1，蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速為70 r/min，pH值控制在6.8～7.0。待反應(yīng)器穩(wěn)定后，連續(xù)運(yùn)行 9個(gè)周期對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)并分析，探究光合細(xì)菌強(qiáng)化的厭氧工藝對(duì)廢水處理效果的影響。

1.4.3 水質(zhì)檢測(cè)

CODCr采用重鉻酸鉀法，通過(guò)便攜式水質(zhì)分析儀測(cè)定（HACH，型號(hào)DR2800）；BOD5采用五日培養(yǎng)法，通過(guò)壓差法BOD分析儀測(cè)定（HACH，型號(hào)BODTrakII）；色度采用鉑鈷比色法，用分光光度計(jì)（HACH，型號(hào)DR6000）進(jìn)行測(cè)定；硫酸根離子濃度采用鉻酸鋇光度法（HJ/T342-2007）測(cè)定，使用便攜式水質(zhì)分析儀測(cè)定（HACH，型號(hào)DR2800）。由于試驗(yàn)所用酵母廢水CODcr、BOD5、硫酸根離子濃度、色度值較高，需將水樣稀釋到儀器的測(cè)定范圍內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)。

1.4.4 厭氧污泥生物多樣性測(cè)試

以接種污泥、馴化常規(guī)厭氧污泥和添加光合細(xì)菌強(qiáng)化的厭氧微生物污泥為對(duì)象，提取其基因序列[13]，以核酸分子（DNA或RNA）為研究對(duì)象，通過(guò)高通量測(cè)序分析[14]，從物種基因水平對(duì)微生物種類的變化進(jìn)行檢測(cè)分析。通過(guò)門類水平物種OUT聚類個(gè)數(shù)[15]和物種分布柱狀圖中條帶特征及對(duì)應(yīng)物種所占相對(duì)豐度比例，對(duì)比分析接種污泥、馴化厭氧污泥和添加光合細(xì)菌強(qiáng)化的厭氧微生物污泥中微生物物種的變化。

2 結(jié)果與討論

2.1 UASB厭氧反應(yīng)器的處理效果

2.1.1 酵母廢水水質(zhì)分析

試驗(yàn)所用水樣為經(jīng)超濾膜處理后酵母廢水，其水質(zhì)如表1所示。

表1 酵母廢水水質(zhì)Table 1 Water quality of yeast wastewater

由表1可知，該廢水CODCr值高達(dá)14 000～15 000 mg/L、質(zhì)量濃度高達(dá)1 300～1 600 mg/L、色度高、可生化性BOD5/CODCr為0.32，可以直接進(jìn)行生化處理。外觀呈棕黑色，表明廢水中存在大量的發(fā)色基團(tuán)和助色基團(tuán)。

在厭氧環(huán)境中，硫酸鹽還原菌（sulfate-reducing bacteria，SRB）會(huì)將硫酸鹽還原為硫化氫，游離的硫化氫會(huì)對(duì)厭氧細(xì)菌中的產(chǎn)甲烷菌造成毒性，SRB對(duì)H2S的毒性影響相當(dāng)敏感，當(dāng) H2S的質(zhì)量濃度為 40～50 mg/L時(shí)，SRB完全受到抑制[16]。為保證厭氧反應(yīng)器中產(chǎn)甲烷反應(yīng)處于主導(dǎo)地位，CODcr和的比例維持在10:1以上，試驗(yàn)期間反應(yīng)器進(jìn)水中質(zhì)量濃度控制在1 900 mg/L以下。

2.1.2 UASB厭氧處理工藝試驗(yàn)結(jié)果分析

采用水質(zhì)檢測(cè)分析方法對(duì)UASB厭氧處理出水水質(zhì)理化性質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如圖2所示。

圖2 UASB厭氧工藝對(duì)超濾膜透析液的處理效果Fig.2 UASB anaerobic process on treatment of ultrafiltration membrane dialysate

由圖2可以看出，馴化過(guò)程中UASB單段厭氧反應(yīng)器中的微生物對(duì)酵母廢水中的有機(jī)物有一定的降解，但隨著進(jìn)水負(fù)荷中酵母廢水濃度的增加，CODCr和色度的去除效果呈下降趨勢(shì)，當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后，出水 CODCr降至約6 061 mg/L，色度降至約3 595，CODCr的去除率約為58.20%，色度去除率約為47.50%，可生化性約為0.28。這表明廢水中存在較多難以生物降解的有機(jī)物。

厭氧微生物中主要菌種有產(chǎn)甲烷菌和硫酸鹽還原菌等，有機(jī)物經(jīng)水解酸化后被降解為醇、醛或揮發(fā)性有機(jī)酸[17-19]，再由產(chǎn)甲烷菌將其轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳等物質(zhì)，同時(shí)硫酸鹽還原菌能夠?qū)⑦€原為H2S、HS-、S2-和金屬硫化物等，大幅度降低了廢水中的含量。但是硫酸鹽還原菌的生長(zhǎng)代謝過(guò)程中，需與產(chǎn)甲烷菌共同競(jìng)爭(zhēng)揮發(fā)性有機(jī)酸等物質(zhì)，同時(shí)其還原產(chǎn)物對(duì)產(chǎn)甲烷菌具有毒害作用，導(dǎo)致整個(gè)反應(yīng)器內(nèi)厭氧微生物活性降低，單段 UASB厭氧反應(yīng)器對(duì)廢水的處理不能達(dá)到理想效果。

2.2 光合細(xì)菌強(qiáng)化UASB厭氧生物處理效果分析

由于常規(guī) UASB單段厭氧處理不能達(dá)到理想效果，故向厭氧反應(yīng)器中投加少量的光合細(xì)菌，待反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行后，檢測(cè)分析添加光合細(xì)菌強(qiáng)化的UASB單段厭氧反應(yīng)器系統(tǒng)對(duì)廢水水質(zhì)的影響，結(jié)果如圖3所示。

圖3 光合細(xì)菌強(qiáng)化的UASB厭氧工藝對(duì)超濾膜透析液的處理效果Fig.3 Treatment of ultrafiltration membrane dialysate by photosynthetic bacteria-enhanced UASB anaerobic process

光合細(xì)菌是能進(jìn)行光合作用的一類原核微生物的總稱[20]，其可在厭氧光照或好氧黑暗的條件下利用自然界中的有機(jī)物作為碳源進(jìn)行光合作用[21]。同時(shí)光合細(xì)菌菌體無(wú)害，富含維生素B12、葉酸等多種維生素以及生長(zhǎng)促進(jìn)因子，能夠促進(jìn)其他微生物的生長(zhǎng)和繁殖，其代謝特性與厭氧微生物類似，均以有機(jī)酸、醇及氨基酸等物質(zhì)為原料進(jìn)行生物降解，因此能夠在與厭氧微生物發(fā)生協(xié)同作用，促進(jìn)其生長(zhǎng)，共同處理有機(jī)廢水[22]。

經(jīng)檢測(cè)計(jì)算，酵母廢水透析液經(jīng)添加光合細(xì)菌強(qiáng)化的UASB單段厭氧反應(yīng)器系統(tǒng)處理后，其水質(zhì)處理效果如表2所示。

從表 2可以看出，添加光合細(xì)菌后的單段厭氧處理反應(yīng)系統(tǒng)對(duì)廢水中有機(jī)物的處理效果明顯提高。反應(yīng)器穩(wěn)定后，連續(xù)運(yùn)行9個(gè)周期，其CODCr降至約3 650 mg/L，去除率約為 75.12%，色度降至約 2 600，去除率約為62.04%，同時(shí)廢水中的SO全部去除。相比未添加光合細(xì)菌的單級(jí)厭氧處理反應(yīng)器，有機(jī)物去除效果大幅度提高。

表2 添加光合細(xì)菌強(qiáng)化的厭氧小試系統(tǒng)處理效果Table 2 Photosynthetic bacteria optimizing treatment effect of anaerobic bench test system

本研究所用光合細(xì)菌主要菌種為紅螺菌目紅假單胞菌屬[24]，本身無(wú)毒無(wú)害，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，含有生物促進(jìn)因子和少量抗病毒物質(zhì)，其有機(jī)物降解機(jī)理與厭氧微生物類似，能以 OH-、S2-和有機(jī)物作為碳源和電子供體并轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì)，光合細(xì)菌的特性在于與異養(yǎng)細(xì)菌存在共生關(guān)系，可以提高對(duì)復(fù)雜大分子的降解能力，同時(shí)能夠以硫酸鹽還原菌的還原產(chǎn)物 H2S等作為電子供體，還原硫化物和CO2，將其轉(zhuǎn)化為自身營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和硫單質(zhì)，反應(yīng)式為 2H2S+CO2=(CH2O)菌體+H2O+2S[25]。大幅度降低厭氧系統(tǒng)中硫化物的含量，減弱對(duì)厭氧微生物的毒害作用，從而提高整個(gè) UASB厭氧反應(yīng)系統(tǒng)對(duì)有機(jī)物的處理效率。

2.3 微生物多樣性分析

由于受到培養(yǎng)條件的限制，UASB厭氧環(huán)境中只有不超過(guò) 1%的微生物可以培養(yǎng)，而往往不能培養(yǎng)的微生物才是環(huán)境微生物的主體。傳統(tǒng)的微生物生態(tài)系統(tǒng)研究方法存在很多缺陷，所以目前越來(lái)越多的趨勢(shì)是采用不依賴于細(xì)菌培養(yǎng)的以16S rDNA為基礎(chǔ)的分子生物學(xué)的方法[26-29]。

2.3.1 厭氧污泥細(xì)菌的OTU分布分析

基于高通量測(cè)序分析，3種厭氧污泥的微生物在門類水平的物種分布柱狀圖如圖4所示。

從圖4中可以看出，A污泥平均OTU為2021，B污泥平均OTU為576，C污泥平均OTU為614。結(jié)果表明，接種污泥未經(jīng)馴化，其微生物數(shù)量較多，種類復(fù)雜，特異性較弱；馴化厭氧污泥和添加光合細(xì)菌強(qiáng)化的厭氧微生物污泥所包含的微生物特異性較強(qiáng)，經(jīng)過(guò)工業(yè)廢水的篩選馴化，大多為能夠有效處理廢水的厭氧微生物菌種。C相比B，OTU數(shù)量較多，這是因?yàn)楣夂霞?xì)菌對(duì)厭氧系統(tǒng)的優(yōu)化作用，降低了厭氧過(guò)程中部分產(chǎn)物對(duì)體系的毒性，改善了生長(zhǎng)環(huán)境，促進(jìn)了厭氧微生物的增殖。添加光合細(xì)菌強(qiáng)化的厭氧微生物污泥給予微生物穩(wěn)定的生長(zhǎng)繁殖環(huán)境，微生物多樣性變高，污泥中的優(yōu)勢(shì)菌群在UASB系統(tǒng)的選擇作用下不斷積累，并且會(huì)在顆粒內(nèi)部形成厭氧區(qū)，提高廢水處理能力，增強(qiáng)UASB反應(yīng)器抗沖擊能力。

圖4 厭氧污泥微生物細(xì)菌OTU分析Fig.4 OUT analysis of microbial bacteria in anaerobic sludge

2.3.2 厭氧污泥細(xì)菌的物種門類分布

圖 5為微生物細(xì)菌的物種柱狀圖中，微生物在門類水平上檢測(cè)分析后，A類樣品中物種門類約為37種，B類樣品中物種門類約為21種，C類樣品中物種門類約為17種，表明微生物在不斷馴化與強(qiáng)化過(guò)程中，優(yōu)勢(shì)菌種不斷積累，特異性增強(qiáng)，物種門類數(shù)目減少。

擬桿菌門（Bacteroidetes）和厚壁菌門（Firmicutes）為厭氧系統(tǒng)產(chǎn)甲烷過(guò)程的優(yōu)勢(shì)群落，互養(yǎng)菌門（Synergistetes）為產(chǎn)甲烷階段的新增菌群[30]。由圖 5可知，C（添加光合細(xì)菌強(qiáng)化的厭氧微生物污泥）相比于B（馴化厭氧污泥），擬桿菌門類微生物和厚壁菌門類微生物條帶占比顯著增加，且出現(xiàn)新的互養(yǎng)菌門，表明光合細(xì)菌強(qiáng)化的厭氧微生物污泥中含有大量?jī)?yōu)勢(shì)菌種—產(chǎn)甲烷菌，它能夠有效的將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化氮等物質(zhì)。

圖5 微生物細(xì)菌物種分布柱狀圖Fig.5 Bar graph of microbial bacterial species distribution

另外，C相比于B，變形菌門（Tenericutes）類微生物減少，包括硫酸鹽還原菌等菌種。硫酸鹽還原菌是厭氧生物處理過(guò)程中一種主要的變形菌門類微生物，光合細(xì)菌加入后，其條帶大幅度縮減，相對(duì)豐度有所降低，表明光合細(xì)菌在自身生長(zhǎng)代謝過(guò)程中，會(huì)與硫酸鹽還原菌搶奪揮發(fā)性有機(jī)酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而在一定程度上抑制了硫酸鹽還原菌的生長(zhǎng)，并且減弱整個(gè)體系的毒性，使得擬桿菌門與厚壁菌門的微生物大量繁殖，降低了硫酸鹽還原菌在整個(gè)細(xì)菌體系的相對(duì)豐度。同時(shí)由于光合細(xì)菌可以消耗掉硫酸鹽還原菌的硫化產(chǎn)物，促進(jìn)硫酸鹽還原菌的代謝過(guò)程正向進(jìn)行，使得廢水中硫酸根濃度進(jìn)一步降低。

2.3.3 厭氧污泥古菌聚類結(jié)果序列（tags）數(shù)量分析

對(duì)OTU進(jìn)行去低含量篩除（物種豐度小于0.005%），得到最終的OTU列表并統(tǒng)計(jì)出各樣品中各等級(jí)物種的序列數(shù)。表 3為樣品各等級(jí)序列統(tǒng)計(jì)表，其中的值代表該樣品該等級(jí)下所涵蓋的總序列數(shù)量。

表3 微生物古菌各等級(jí)序列統(tǒng)計(jì)Table 3 Statistical of sequences of microorganisms

從表3可以得出，接種污泥在界、門、綱、目、科、屬、種7個(gè)等級(jí)中平均序列數(shù)量分別為57 893、57 869、56 829、54 969、54 866、54 172、41 076，馴化厭氧污泥在 7個(gè)等級(jí)中平均序列數(shù)量分別為 54 666、54 666、53 578、40 282、40 282、49 393、19 740，光合細(xì)菌強(qiáng)化的厭氧微生物污泥在 7個(gè)等級(jí)中平均序列數(shù)量分別為62 980、62 980、61 696、41 433、41 433、61 130、21 703。

對(duì)比3種污泥古菌序列的數(shù)量得出，馴化厭氧污泥在界、門、綱、目、科、屬、種7個(gè)等級(jí)中的序列數(shù)量均小于接種污泥。這是由于污泥具有生物多樣性，馴化條件對(duì)微生物進(jìn)行選擇，適合馴化條件的生存生長(zhǎng)，不適合的被淘汰。通過(guò)表型適應(yīng)和進(jìn)化性，加入?yún)捬醴磻?yīng)器的活性污泥微生物能夠主動(dòng)地去適應(yīng)馴化條件。由于選擇與淘汰的結(jié)果，被馴化后的厭氧污泥更能適應(yīng)厭氧條件下生存，因此，在界、門、綱、目、科、屬、種7個(gè)等級(jí)中馴化厭氧污泥的序列數(shù)量均小于原始的接種污泥。

同時(shí)可以看出，添加光合細(xì)菌強(qiáng)化的厭氧微生物污泥各等級(jí)的序列數(shù)大于馴化厭氧污泥。這是由于在加入光合細(xì)菌后，廢水中的高濃度有機(jī)物首先在可溶化階段被異養(yǎng)細(xì)菌降解為小分子的有機(jī)酸、醇氨和氨基酸等，再經(jīng)過(guò)營(yíng)養(yǎng)鹽或pH值調(diào)整后進(jìn)入光合細(xì)菌階段，由光合細(xì)菌對(duì)小分子有機(jī)物進(jìn)一步降解。光合細(xì)菌不但能夠高效利用酵母廢水中的低分子脂肪酸、醇，而且具有多種代謝途徑，因此在酵母廢水的處理中具有很大的優(yōu)勢(shì)。因此，加入光合細(xì)菌的厭氧微生物污泥更能適應(yīng)厭氧環(huán)境，其序列數(shù)大于未加光合細(xì)菌的馴化厭氧污泥。

3 結(jié) 論

1）對(duì)超濾膜預(yù)處理后的酵母廢水進(jìn)行UASB單段厭氧工藝處理，結(jié)果表明經(jīng)厭氧工藝處理后，CODCr去除率為58.20%，色度去除率為47.50%。加入光合細(xì)菌以后，CODCr去除率為75.12%，色度去除率為62.04%，硫酸根完全去除，光合細(xì)菌強(qiáng)化厭氧生物處理過(guò)程效果明顯。

2）對(duì)接種污泥、常規(guī)厭氧污泥和添加光合細(xì)菌強(qiáng)化的厭氧污泥中的微生物進(jìn)行多樣性分析發(fā)現(xiàn)，在馴化和添加光合細(xì)菌強(qiáng)化過(guò)程中，厭氧污泥中優(yōu)勢(shì)菌種不斷累積，特異性增強(qiáng)，物種門類數(shù)目減少。光合細(xì)菌與其他異養(yǎng)細(xì)菌存在共生關(guān)系，可以提高對(duì)復(fù)雜大分子的降解能力，同時(shí)消耗厭氧過(guò)程中部分產(chǎn)物對(duì)產(chǎn)甲烷菌屬的毒性，從根本上改善厭氧體系的生態(tài)環(huán)境，提高產(chǎn)甲烷類微生物的活性，從而提高厭氧系統(tǒng)的處理效果。