郭 露，夏 珂，王 蘭，鄧明剛，何 婷，鄧良偉

(1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430070；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部沼氣科學(xué)研究所，四川 成都 610041；3.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山西 晉中 030620)

隨著生豬養(yǎng)殖業(yè)規(guī)?；l(fā)展，大量豬場(chǎng)糞污集中產(chǎn)生，給當(dāng)?shù)卦斐闪溯^大環(huán)境壓力。厭氧消化不僅能夠消減豬場(chǎng)糞污中的有機(jī)物，而且還產(chǎn)生清潔能源—甲烷，可為糞污處理產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)價(jià)值[1]。但是，豬場(chǎng)糞污厭氧消化后殘余的厭氧消化液(沼液)中氨氮含量仍然較高，資源化還田利用是沼液最佳處置方法。由于在土地緊張地區(qū)，沼液難以完全還田利用，因此，如何為數(shù)量巨大的豬場(chǎng)糞污尋找經(jīng)濟(jì)有效的處理、處置方法，已經(jīng)成為規(guī)模豬場(chǎng)亟需解決的問題。目前，難以還田的沼液只能達(dá)標(biāo)處理以后排入附近水體，脫氮是達(dá)標(biāo)處理主要目標(biāo)[2]。

傳統(tǒng)硝化-反硝化工藝需大量易降解有機(jī)物作為碳源[3]，而豬場(chǎng)糞污在沼氣發(fā)酵技術(shù)回收能源后，厭氧消化液中有機(jī)物含量低，無法滿足硝化-反硝化工藝的碳源需求，使得其脫氮效能低、能耗高[4]。自養(yǎng)型同步脫氮(autotrophic nitrogen removal，ANR)工藝是以自養(yǎng)型好氧氨氧化菌(Ammonia-oxidizing microorganisms，AOM)和自養(yǎng)型厭氧氨氧化菌(Anammox菌)為主要功能微生物的脫氮工藝，其中AOM細(xì)菌將氨氧化為亞硝氮，而Anammox菌將剩余的氨氮和亞硝氮同時(shí)轉(zhuǎn)化成氮?dú)?，達(dá)到廢水自養(yǎng)生物脫氮作用[5]。該工藝全程自養(yǎng)無需外加碳源，能有效減少曝氣能耗和外加碳源成本，是一種具有廣闊前景的自養(yǎng)生物脫氮技術(shù)，對(duì)于處理豬場(chǎng)厭氧消化液等低碳氮比廢水具有明顯優(yōu)勢(shì)。自養(yǎng)型同步脫氮工藝以顆粒污泥(ANR顆粒污泥)為主體，以往的研究主要以模擬廢水作為進(jìn)水。大量研究表明，豬場(chǎng)糞污成分復(fù)雜，含有模擬廢水所沒有的大量抑菌物質(zhì)，包括高濃度的抗生素[6]、重金屬[7]、高濃度的無機(jī)鹽類、激素類[8]物質(zhì)等，這些抑菌物質(zhì)可能給自養(yǎng)型同步脫氮工藝的穩(wěn)定運(yùn)行帶來巨大障礙。

已有研究表明，存在大量有機(jī)物的情況下，厭氧氨氧化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的競(jìng)爭(zhēng)下處于劣勢(shì)，主要原因是有機(jī)物利于異養(yǎng)反硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)，而厭氧氨氧化細(xì)菌作為化能自養(yǎng)型細(xì)菌處于不利地位[9-10]。但在外部有AOM保護(hù)的情況下，有機(jī)物是否可對(duì)ANR顆粒污泥產(chǎn)生影響，目前尚不完全清楚。除此之外，一系列研究表明，Cu2+[11-12],Pb2+,Hg2+,Cd2+,Ag2+[13],Co2+,Zn2+,Mn2+,Ni2+[14]等金屬離子對(duì)廢水處理中的微生物菌群具有不利影響，可能會(huì)降低廢水處理效能。微量的某些金屬離子是某些酶和輔酶的重要組成部分，能夠促進(jìn)微生物的活性，而過量重金屬離子的存在對(duì)微生物的生長(zhǎng)代謝和繁殖具有較強(qiáng)毒性[15]。但其是否可對(duì)微生態(tài)較穩(wěn)定的ANR顆粒污泥產(chǎn)生影響，目前尚未見報(bào)道。隨著非洲豬瘟疫情爆發(fā)[16]，作為豬場(chǎng)常用消毒劑主要成分之一的戊二醛使用量激增，殘留的戊二醛隨豬場(chǎng)沖洗水一同匯入豬場(chǎng)廢水中。戊二醛在殺滅病原菌的同時(shí)，也可能對(duì)廢水生物處理系統(tǒng)中的功能微生物產(chǎn)生毒性，繼而干擾污水處理系統(tǒng)性能[17]。但經(jīng)厭氧消化和一系列廢水處理以后，戊二醛是否仍存在殘留，其對(duì)ANR顆粒污泥是否產(chǎn)生影響，目前尚未見報(bào)道。

因此，本研究通過對(duì)20個(gè)不同地區(qū)或不同處理階段豬場(chǎng)廢水的特性、重金屬以及戊二醛含量的檢測(cè)，解析了豬場(chǎng)廢水中抑菌物質(zhì)的存在狀況，進(jìn)而分析了有機(jī)物、戊二醛以及Cu2+對(duì)ANR顆粒污泥中主要脫氮微生物活性的影響，以期弄清ANR工藝運(yùn)用于豬場(chǎng)廢水脫氮過程中可能存在的抑制問題，為自養(yǎng)型同步脫氮工藝在豬場(chǎng)廢水處理過程中的穩(wěn)定運(yùn)行奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 不同豬場(chǎng)廢水的取樣

分別取20個(gè)不同豬場(chǎng)不同處理階段的廢水樣品，取樣后用冰袋保存寄送至實(shí)驗(yàn)室，保存于-20℃冰箱，以備后續(xù)實(shí)驗(yàn)使用。

1.2 抑菌物質(zhì)對(duì)ANR顆粒污泥中主要脫氮微生物菌群的影響

1.2.1 活性試驗(yàn)

本課題組的前期研究表明，AOM和Anammox細(xì)菌為ANR顆粒污泥的主要功能微生物[5]。因此，本研究分別測(cè)定不同濃度Cu2+和有機(jī)物濃度(葡萄糖，以COD計(jì))、戊二醛對(duì)ANR顆粒污泥主要功能微生物活性的影響，包括好氧氨氧化菌(AOM)氨氧化活性、亞硝酸鹽氧化菌(NOB)亞硝酸鹽氧化活性和Anammox細(xì)菌的厭氧氨氧化活性、異養(yǎng)反硝化菌(DB)的反硝化活性。其中AOM,NOB,Anammox活性試驗(yàn)參考Wang[18]等的方法進(jìn)行。

1.2.2 戊二醛對(duì)ANR顆粒污泥形態(tài)特性的影響

取5 g ANR顆粒污泥于100mL血清瓶，加入100mL模擬廢水，分別加入一定量戊二醛儲(chǔ)備液，使得瓶?jī)?nèi)戊二醛終濃度為0,10,30,50 mg·L-1，在150 rpm，30℃條件下培養(yǎng)48 h后取上清液，過0.45 μm濾膜，使用蒽酮-硫酸法檢測(cè)其中的多糖含量[19]；取污泥沉淀物，使用QICPIC粒度儀(Sympatec GmbH，德國(guó))測(cè)試污泥顆粒粒徑分布和粒徑相關(guān)參數(shù)。

1.3 廢水中抑菌物質(zhì)及常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)檢測(cè)方法

1.3.1 重金屬的檢測(cè)方法

Cu，Pb，Ni，F(xiàn)e，Zn和Cd采用原子吸收分光光度計(jì)法進(jìn)行測(cè)定(PinAAcle900T，Perkin Elmer，美國(guó))，As采用原子熒光光度計(jì)法進(jìn)行測(cè)定(AFS-922，北京吉天儀器，中國(guó))，檢測(cè)方法主要參照《水質(zhì)銅、鋅、鉛、鎘的測(cè)定原子吸收分光光度法》(GB7475-1987)，《土壤質(zhì)量鉛、鎘的測(cè)定石墨爐原子吸收分光光度法》(GB/T 17141-1997)和《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鎳的測(cè)定》(GB 5009.138-2017)。

1.3.2 戊二醛的檢測(cè)方法

豬場(chǎng)廢水樣品中戊二醛含量使用液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀(LCMS-IT-TOF，島津，日本)進(jìn)行檢測(cè)，采用電噴霧法進(jìn)行樣品的離子化，掃描范圍：50～200 m/z；電離電壓：4.50 kV；界面溫度：250℃；噴霧器氣體(N2)流量：90 L·h-1；檢測(cè)器電壓：1.60 kV；采用連續(xù)模式進(jìn)行檢測(cè)。

1.3.3 常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)測(cè)定

pH值使用pH計(jì)(PHS-3E，雷磁，中國(guó))進(jìn)行測(cè)定；氨氮采用納氏試劑分光光度法測(cè)定，亞硝氮采用N-(1-萘基)-乙二胺光度法測(cè)定，硝氮采用紫外分光光度法測(cè)定；COD使用COD快速測(cè)定儀(LH-3C，連華科技，中國(guó))進(jìn)行測(cè)定；溶解氧(DO)濃度使用便攜式溶解氧儀(HQ30d, 哈希,美國(guó))進(jìn)行測(cè)定；VSS采用重量法測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同豬場(chǎng)廢水的基本特性

從表1可以看出，各豬場(chǎng)廢水在各個(gè)階段的pH值都處在一個(gè)中性偏堿性的范圍內(nèi)(7.0～9.3),該范圍恰好也在AOM和Anammox細(xì)菌的最適pH范圍內(nèi)[20-21]，因此豬場(chǎng)廢水的pH值適合ANR顆粒污泥的生長(zhǎng)與代謝。氨氮是ANR顆粒污泥的主要基質(zhì)，在豬場(chǎng)廢水中，原水和沼液的氨氮濃度分別為1364±634和1293±546 mg·L-1。研究表明，AOM對(duì)NH3的半飽和常數(shù)和抑制濃度分別為0.0102～2.69 mg·L-1和6800 mg·L-1[22-23]；而Anammox細(xì)菌對(duì)NH3的親和力常數(shù)和抑制濃度分別小于0.1 mg N·L-1和大于1000 mg N·L-1[24]?？梢?，豬場(chǎng)廢水的氨氮濃度也是適宜ANR工藝的。

根據(jù)清糞工藝的不同，豬場(chǎng)廢水原水中COD濃度差異較大，在3154～50860 mg·L-1之間；經(jīng)過厭氧消化以后，沼液COD濃度大幅削減，為2254±1773 mg·L-1(見表1)。研究表明，高濃度的非毒性有機(jī)物會(huì)抑制Anammox的活性，而低濃度的有機(jī)物甚至?xí)龠M(jìn)Anammox反應(yīng)器的效能[21]。這主要是由于，高濃度的有機(jī)物有助于異養(yǎng)微生物的生長(zhǎng)，而異養(yǎng)微生物比自養(yǎng)微生物生長(zhǎng)快速，從而對(duì)自養(yǎng)的Anammox細(xì)菌產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)性抑制；另一方面，有研究表明，Anammox細(xì)菌具有代謝多樣性，在高濃度有機(jī)物的情況下，其更傾向于利用有機(jī)物產(chǎn)生能量，而非氨和亞硝酸鹽，從而降低其脫氮活性[25-27]。同時(shí)，Li[28]等的研究也表明，100 mg·L-1COD濃度下，氨氮和總氮去除率大于90%，而當(dāng)COD濃度增加到300 mg·L-1時(shí)，厭氧氨氧化的脫氮效能降低到69%。此外，過量的有機(jī)物對(duì)厭氧氨氧化顆粒污泥的EPS分布和微生物結(jié)構(gòu)也有影響[29]。由此推測(cè)，過高的有機(jī)物濃度可能成為ANR顆粒污泥的脫氮抑制因子之一。

表1 20個(gè)豬場(chǎng)廢水樣品基本特性

2.2 豬場(chǎng)廢水中重金屬含量的分布

本研究分析了上述20個(gè)豬場(chǎng)廢水的主要重金屬含量(見表2)。結(jié)果表明，鐵離子在豬場(chǎng)廢水中大量存在，含量較高，除了眉山某豬場(chǎng)的好氧出水(本身含量低)以及簡(jiǎn)陽某豬場(chǎng)的超濾和反滲透出水(膜過濾作用去除)外，其余廢水均在1.49～131 mg·L-1濃度范圍內(nèi)，其中沼液中為30.1±47.6 mg·L-1。但是從目前的研究來看，鐵離子的存在對(duì)微生物的脫氮是有利的，它的存在可以促進(jìn)微生物之間的凝聚作用[30]。而鉛和鎳在20個(gè)不同的豬場(chǎng)廢水中只有個(gè)別樣品檢出且含量極低(檢出鉛和鎳的濃度分別為0.0077±0.024 mg·L-1，0.058±0.063 mg·L-1)，作為ANR顆粒污泥脫氮抑菌因子來研究不具有代表性。鎳的含量在各廢水樣品中都處于較低水平，均在1 mg·L-1以下，而孫琪[31]等人的研究表明，在這個(gè)濃度水平下鎳離子對(duì)厭氧氨氧化幾乎沒有影響。砷在不同地區(qū)豬場(chǎng)廢水中的濃度差異較大，為0.011～35.5 μg·L-1，這可能跟地區(qū)土壤砷存在的環(huán)境背景相關(guān)。Zn幾乎在所有的豬場(chǎng)廢水中均存在，其中在原水、沼液、好氧出水和終水(絮凝出水或超濾出水)中的濃度分別為14.1，15.3，4.85，0.120 mg·L-1，可見，隨著豬場(chǎng)廢水的處理，一部分的Zn2+可隨污泥或者膜濃縮液排出。Cu2+在大部分的豬場(chǎng)廢水中也存在，其中在沼液中的含量為2.23 mg·L-1左右。從重金屬的角度來看，Zn2+和Cu2+在豬場(chǎng)廢水中含量較高，有可能成為ANR顆粒污泥脫氮抑制因子。盡管Zn2+在豬場(chǎng)廢水中的濃度大于Cu2+,但是，據(jù)Kimura[32]等人的研究，當(dāng)鋅離子的添加量達(dá)到10 mg·L-1時(shí)，厭氧氨氧化活性僅下降14%，Zn2+的半抑制濃度為12.5 mg·L-1，而同實(shí)驗(yàn)中，Cu2+的半抑制濃度為6.50 mg·L-1。這表明ANR工藝的主要功能菌群厭氧氨氧化細(xì)菌對(duì)Cu2+比對(duì)Zn2+要更加敏感。據(jù)以上分析，重金屬離子中Cu2+成為導(dǎo)致ANR顆粒污泥抑制因子的可能性更高。

表2 20個(gè)豬場(chǎng)廢水樣品中重金屬含量

2.3 豬場(chǎng)廢水中戊二醛含量的檢測(cè)

受非洲豬瘟的影響，各豬場(chǎng)均加大了消毒劑的使用量，而戊二醛是主要豬場(chǎng)消毒劑。為探究豬場(chǎng)廢水中戊二醛殘余含量的存在情況，本研究利用質(zhì)譜法檢測(cè)了簡(jiǎn)陽某豬場(chǎng)原水和沼液中戊二醛的含量。結(jié)果表明(見圖1～圖3)，在豬場(chǎng)廢水的原水和沼液中均可以成功檢測(cè)到戊二醛及其中間代謝產(chǎn)物戊二醇和戊二酸。由于戊二醛在好氧條件下易被氧化為戊二酸；在厭氧條件下，易被還原為1,5-戊二醇[33]；因此，在本研究的質(zhì)譜峰中除了能找到小部分戊二醛的特征峰，還能找到較多戊二醇和戊二酸的特征峰?？梢?，由于大量戊二醛消毒劑的使用，導(dǎo)致在豬場(chǎng)廢水及沼液中仍可檢出戊二醛，但是其以本體形式單獨(dú)存在的比例較小，大部分都在厭氧消化階段還原為戊二醇或在好氧階段氧化為戊二酸，盡管如此，已有研究表明，低濃度的戊二醛仍對(duì)水體微生物存在顯著抑制，可使細(xì)菌活菌數(shù)下降97.5%[33]；因此戊二醛仍有可能是ANR顆粒污泥的抑制因子之一。

圖1 戊二醛標(biāo)品品質(zhì)譜圖

圖2 簡(jiǎn)陽某豬場(chǎng)原水樣品質(zhì)譜圖

圖3 簡(jiǎn)陽某豬場(chǎng)沼液樣品質(zhì)譜圖

2.4 有機(jī)物對(duì)ANR顆粒污泥中主要脫氮功能菌群活性的影響

本研究進(jìn)行了有機(jī)物對(duì)Anammox和AOM活性影響的試驗(yàn)，結(jié)果如圖4和圖5所示。結(jié)果表明，Anammox細(xì)菌的活性隨有機(jī)物濃度(以COD計(jì))的上升而上升，當(dāng)COD濃度由0逐漸升至2160 mg·L-1時(shí)，Anammox細(xì)菌活性也隨之由0.27 gN·g-1VSS·d-1升至0.38 gN·g-1VSS·d-1(升高約40%)；AOM活性卻隨著COD濃度的增加而逐漸降低，當(dāng)添加540 mg·L-1COD時(shí)，AOM活性迅速由0.81 gN·g-1VSS·d-1下降至0.63 gN·g-1VSS·d-1，下降約22%；當(dāng)添加2160 mg·L-1的COD時(shí)，AOM活性下降至0.52 gN·g-1VSS·d-1，下降約36%?？梢?，豬場(chǎng)廢水厭氧消化液中，高濃度有機(jī)物可能會(huì)抑制AOM的活性，從而致使ANR脫氮效率的顯著降低。

圖4 有機(jī)物對(duì)ANR顆粒污泥中Anammox活性的影響

圖5 有機(jī)物對(duì)ANR顆粒污泥中AOM活性的影響

許多研究者都開展了有機(jī)物濃度對(duì)Anammox細(xì)菌活性影響的研究。一些研究表明，高濃度的有機(jī)物會(huì)抑制Anammox細(xì)菌的活性。例如Tang[34]等人的研究表明，當(dāng)添加800 mg·L-1COD的有機(jī)物后，比厭氧氨氧化活性則從0.27 gN·g-1VSS·d-1下降至0.07 gN·g-1VSS·d-1，下降了74.1%；Ni[9]等人的研究表明，當(dāng)添加400 mg·L-1COD有機(jī)物后，厭氧氨氧化反應(yīng)器的氨氮去除率從97.9%±0.8%下降至71%±0.7%；Zhu[35]等人的研究表明，當(dāng)添加240 mg·L-1COD蛋白胨后，比厭氧氨氧化活性從0.45 gN·g-1VSS·d-1下降至0.23 gN·g-1VSS·d-1，下降約50%。而本研究的結(jié)果卻表明，高濃度的有機(jī)物不僅不會(huì)抑制Anammox的活性，反而有助于Anammox細(xì)菌對(duì)氮素的脫除。反硝化細(xì)菌等其他菌群對(duì)底物亞硝酸鹽和生態(tài)位的競(jìng)爭(zhēng)，以及有機(jī)物代謝途徑對(duì)氨和亞硝酸鹽代謝途徑的競(jìng)爭(zhēng)是導(dǎo)致有機(jī)物影響Anammox活性的主要原因[21]。值得注意的是，本研究所采用的比厭氧氨氧化活性分析的是短期影響，無法分析有機(jī)物對(duì)Anammox活性的長(zhǎng)期影響，因此，在未來的研究中，可通過反應(yīng)器的運(yùn)行進(jìn)一步分析有機(jī)物對(duì)Anammox細(xì)菌的長(zhǎng)期影響。

2.5 銅離子對(duì)ANR顆粒污泥中主要脫氮功能菌群活性的影響

本研究試驗(yàn)了不同銅離子濃度對(duì)Anammox和AOM活性的影響，結(jié)果如圖6～圖7所示。結(jié)果表明，當(dāng)Cu2+濃度逐增加到2.5 mg·L-1時(shí)，Anammox活性由0.32 gN·g-1VSS·d-1逐漸降低到0.28 gN·g-1VSS·d-1，下降了30%；當(dāng)Cu2+濃度逐漸增加到5 mg·L-1時(shí)，AOM活性由0.83 gN·g-1VSS·d-1略微上升至1.01 gN·g-1VSS·d-1，上升了21.7%；當(dāng)Cu2+濃度繼續(xù)由5 mg·L-1逐漸增加到50 mg·L-1時(shí)，AOM活性被明顯抑制，下降至0.54 gN·g-1VSS·d-1，下降了46.5%。由以上分析可以發(fā)現(xiàn)，Cu2+對(duì)Anammox活性有明顯的抑制作用，而Cu2+對(duì)AOM在低濃度條件下無抑制作用，只有當(dāng)Cu2+濃度高達(dá)20 mg·L-1時(shí)才顯示出明顯的抑制。但是在前文20個(gè)不同豬場(chǎng)廢水樣品的檢測(cè)中，我們發(fā)現(xiàn)Cu2+在豬場(chǎng)廢水中的濃度為0～11.3 mg·L-1，均在20 mg·L-1以下水平，濃度較低，對(duì)AOM活性影響有限。此外，根據(jù)Zhang[36]等的研究認(rèn)為，在細(xì)胞外Cu2+濃度過量的情況下，厭氧氨氧化細(xì)菌將主動(dòng)運(yùn)輸Cu2+進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，使得細(xì)胞內(nèi)Cu2+濃度升高。因?yàn)檫^量Cu2+對(duì)聯(lián)氨脫氫酶(HDH)的抑制作用，使得HDH底物—聯(lián)氨在細(xì)胞內(nèi)累積。這不僅將造成細(xì)胞合成ATP所需的電子短缺，而且因?yàn)槁?lián)氨的強(qiáng)還原性，細(xì)胞內(nèi)損傷將會(huì)加劇。綜上，豬場(chǎng)廢水中，Cu2+是ANR顆粒污泥中主要脫氮微生物的抑制因子之一。

圖6 銅離子對(duì)ANR顆粒污泥中Anammox活性的影響

圖7 銅離子對(duì)ANR顆粒污泥中AOM活性的影響

2.6 戊二醛對(duì)ANR顆粒污泥活性和形態(tài)的影響

本研究還探究了戊二醛對(duì)ANR顆粒污泥中主要脫氮功能菌群活性和形態(tài)的影響。結(jié)果表明，戊二醛對(duì)ANR顆粒污泥中的AOM，Anammox和DB活性均有較大抑制作用，但由于ANR顆粒污泥中NOB活性極低，因此戊二醛對(duì)NOB活性影響趨勢(shì)不明顯(見圖8～圖11)。當(dāng)戊二醛濃度為10 mg·L-1時(shí)，AOM，Anammox和DB活性分別下降了35%，11%和34%；當(dāng)戊二醛濃度提升至50 mg·L-1時(shí)，AOM，Anammox和DB活性分別下降87%，71%和80%。戊二醛可使細(xì)胞外表面的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)交聯(lián)[37-39]，導(dǎo)致微生物細(xì)胞中的酶蛋白失活，從而使得ANR顆粒污泥主要功能微生物的生長(zhǎng)代謝發(fā)生障礙，抑制微生物脫氮產(chǎn)能等過程。

圖8 戊二醛處理對(duì)ANR顆粒污泥中AOM活性的影響

圖9 戊二醛處理對(duì)ANR顆粒污泥中Anammox活性的影響

圖10 戊二醛處理對(duì)ANR顆粒污泥中NOB活性的影響

圖11 戊二醛處理對(duì)ANR顆粒污泥中DB活性的影響

本研究進(jìn)一步探究了戊二醛對(duì)ANR顆粒污泥形態(tài)特性的影響，結(jié)果表明，戊二醛可使ANR顆粒污泥粒徑逐漸變小，且戊二醛濃度越高，粒徑越小(見圖12)，當(dāng)戊二醛濃度為10 mg·L-1時(shí)，可使ANR顆粒污泥的體積平均粒徑(VMD)和表面積平均粒徑(SMD)分別降低10%和30%；當(dāng)戊二醛濃度為50 mg·L-1時(shí)，可使VMD和SMD分別降低31%和61%。同時(shí)，處理過程中，隨著ANR顆粒污泥的解聚，培養(yǎng)液中的多糖含量也隨戊二醛濃度增加而增加，當(dāng)戊二醛濃度為50 mg·L-1時(shí)，培養(yǎng)液中的游離多糖含量由3.3 mg·L-1增加至11.4 mg·L-1，增加了3.5倍。眾所周知，胞外多聚物(EPS)在ANR顆粒污泥的聚集中發(fā)揮著重要作用，EPS能夠?qū)⒓?xì)菌與其他細(xì)菌連接成一個(gè)聚集體，從而促進(jìn)生物膜的形成[40]，而EPS主要由胞外蛋白和胞外多糖組成?？傊?，戊二醛不僅能夠抑制ANR顆粒污泥的主要功能微生物活性，還可使ANR顆粒污泥中的多糖不斷溶出至培養(yǎng)液中，從而導(dǎo)致顆粒的解聚和粒徑的減小。

圖12 不同濃度戊二醛處理ANR顆粒污泥48 h后粒徑對(duì)比

3 結(jié)論

(2)有機(jī)物可顯著抑制ANR顆粒污泥中主要功能菌群—好氧氨氧化菌(AOM)的活性。

(3)Cu2+對(duì)ANR顆粒污泥中AOM活性影響有限，對(duì)厭氧氨氧化細(xì)菌活性有明顯的抑制影響。

圖13 不同濃度戊二醛處理ANR顆粒污泥48 h后上清液多糖含量

(3)戊二醛對(duì)ANR顆粒污泥中AOM，Anammox，DB等脫氮微生物活性均有較強(qiáng)的抑制作用，且可使ANR顆粒污泥中起重要團(tuán)聚作用的胞外多糖不斷向環(huán)境中溶出，從而使得ANR顆粒污泥的穩(wěn)定性降低，脫氮性能變差。