2.活性污泥直接特殊染色监测研究 在活性污泥法中，聚磷菌是生物除磷的主要完成者，许多研究者都发现聚磷菌体内能聚集聚磷（Poly－phosphate）即Poly－p和聚β羟基丁酸（poly－β－hydroxybutyrate）即PHB（细菌细胞内储存能量的脂质内含物）。通常，在厌氧条件下，污泥菌胶团的聚磷逐渐消失，PHB逐渐增多。在好氧条件下，PHB迅速减少，聚磷迅速增加。厌氧条件下合成的PHB越多，则好氧条件下聚磷合成量越大，除磷效果越佳[1]。在厌氧条件下，活性污泥聚磷菌细胞体内有大量PHB迅速合成。进入好氧区内，聚磷菌消耗大量内含物PHB颗粒和外源机质，产生细菌质子移动力，简称pmf。pmf在释磷和吸磷时，即磷在细胞内外的转移过程中起决定性作用。为了维持pmf的恒定，聚磷菌通过消耗pmf把胞外的磷以中性或电阳性的形式主动运输到细胞内合成三磷酸腺甙（ATP），合成聚磷酸盐。在好氧状态下，细胞储存的PHB降解代谢，为生物合成提供碳，并通过TCA循环（三羧酸循环）产生ATP，为合成细胞物质及细胞活动和聚磷酸盐的大量合成提供能量。因而在好氧条件下，活性污泥聚磷菌细胞吸收磷，使废水中磷高效去除。
活性污泥聚磷菌细胞中的PHB和Poly－p颗粒在生物除磷中发挥了重要的作用，在生物除磷工艺中，对活性污泥样品中的PHB和Poly－y颗粒进行染色，发现在厌氧区（氧化还原电位在-140mV以下）污泥细胞内PHB颗粒迅速、大量增加，聚磷酸盐颗粒迅速减少；在好氧区（氧化还原电位在100mV以上）污泥细胞内PHB颗粒迅速减少，聚磷酸盐颗粒迅速增加。因此可以通过对活性污泥直接染色，观测活性污泥细胞的PHB和聚磷颗粒的变化，从而判断生物除磷效果。
考试大环保工程师，值得您收藏的好站点！ 细胞是无色、透明的，在光学显微镜下，不易看清细菌的形态和结构，故通常要对活性污泥进行分高纯化，然后用染料染色，以增强菌体与背景的反差，便于在光学显微镜下观察，步骤繁琐，时间长且成本高。PHB和聚磷作为细菌细胞的内含物在光学显微镜下无法观察，但由于其在生物除磷系统中的重要作用，本实验采用了一种特殊的染色方法，可将活性污泥直接染色，在光学显微镜下清楚地观测到活性污泥细胞内的PHB及聚磷颗粒。
2.1.PHB染色
取活性污泥于载玻片上制成膜，用0.3％的乙烯乙二醇苏丹黑溶液染色5－15min；冲洗并风干；在二甲苯溶液中浸沾数次，提出并风干；用0.5％的碱性藏红染料溶液反染色5－10s；冲洗、风干，显微镜观察。
PHB染色结果为显示兰黑色颗粒，其细胞质部分显粉红色，镜检照片见图3。
2.2.Poly－p染色
取活性污泥于载玻片上制成膜，用甲基蓝溶液染色10－30s；自来水冲洗，风干，显微镜观察。
Poly－p染色结果为显示深蓝色颗粒，其细胞质部分显示为浅蓝色，镜检照片见图4。
2.3.活性污泥直接染色结果
对活性污泥直接染色的研究结果表明，在好氧厌氧交替生物除磷中，污泥吸收和释放磷的基本情况与污水中的溶解氧及氧化还原电位有着一定的关系。在厌氧过程中，当氧化还原电位低于-140mV此时污水中溶解氧含量很低，对污水中活性污泥进行染色能发现大量的PHB存在，说明活性污泥细菌细胞内磷的含量低，处于磷的释放阶段；当污水中有少量氧存在，即此时氧化还原电位为-140～-100mV，污泥细菌细胞的染色表明其中PHB的含量减少；当对污泥进行曝气，形成好氧阶段，水中溶解氧增加，氧化还原电位高于100mV，对污泥细菌细胞进行染色表明，PHB含量极低，几乎难以染色出来，证明细菌细胞大量吸收了磷。
3.结论
①AAA法运行灵活，很容易通过控制反应时间、泥龄及曝气强度等条件来强化聚磷菌过量摄取过程的顺利完成。在进水初期反应器内有机物浓度很高，不仅很快消耗了剩余的溶解氧形成厌氧状态，而且为释磷提供了充分的碳源；在好氧反应阶段，有机物浓度已大大降低，容易维持反应器内高溶解氧浓度，同时也为细菌储备能源的利用提供了途径。另外，在此过程中，厌氧与好氧状态的交替，充分抑制了专性好氧丝状菌的过量繁殖，避免污泥膨胀现象的发生。
②活性污泥直接染色方法简单、快速（大约5min）、准确，便于生物除磷污水厂日常监测应用。由于它们可监测到活性污泥细胞内的分子水平状况，所以，该指标的监控结果将更直接、更准确地反映厌氧段、缺氧段、好氧段的氧化还原电位情况，及各阶段的溶解氧状况和生物除磷效果。
③本实验研究表明，在厌氧条件下，污泥菌胶团的污泥磷大量消失，PHB大量增加。好氧条件下，大量吸收磷的同时PHB迅速减少，聚磷迅速增加。厌氧条件下合成的PHB越多，好氧条件下聚磷合成量越大。由于聚磷菌以主动运输的方式逆浓度梯度将污水中的磷运输到细胞质中，因此可大量吸收磷，达到较高的除磷效果。
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