浅淡DGGE技术在剩余污泥减量机理研究中的应用

余小玉

（广东环境保护工程职业学院 广东佛山 528216）

目前，活性污泥法广泛应用于城镇污水处理中，具有效率高能耗低等众多优点。然而，该法在去除水中污染物的同时产生了大量污泥。而目前剩余污泥的处理处置手段主要是填埋和焚烧，但无论如何处理，均会引起二次污染。因此，剩余污泥减量化研究始终是个热门的话题。本文从生物的污泥减量化机理研究方面，浅谈DGGE技术在剩余污泥减量机理研究中的应用。

1 减量化机理研究进展

以OSA工艺为代表的污泥减量化工艺是从生物的层面，通过改变工艺的运行方式从而达到污泥减量化效果。众多学者的研究结果表明，OSA工艺具有良好的污泥减量化效果，不仅如此，采用该工艺后，污水处理效率不变甚至提高，出水水质甚至更好。然而，在机理研究方面，成果不多，而且存在很多不同的观点，其中比较典型的是解耦联代谢与能量溅溢理论、隐性增长与污泥消化理论以及胞外聚合物离解理论。近年来，美国有学者提出胞外聚合物金属络合物离解理论，还有慢性生长优势菌种理论，可溶生物产物毒性理论等。

2 DGGE在剩余污泥减量机理研究中的应用

2.1 DGGE技术的简介

DGGE(denaturinggradientgelelectrophoresis)技术全称为变性梯度凝胶电泳，原理是：DNA在不同浓度的变性挤中解链，而不同的解链行为会导致电泳迁移率发生变化，从而使片段大小相同而碱基组成不同的DNA片段分开。该技术不依赖于培养，能够快速有效地分析出微生物的群落结构及种类，因此优越于传统分离鉴定技术。DGGE电泳凝胶上的每一个条带对应某一种微生物，而条带的数量和多寡则反映了微生物种群的丰富程度，条带的明亮代表着该条带所对应的细菌种或属的丰度。

2.2 多样性和结构的动态变化研究

DGGE技术在生物法的污水处理工艺机理研究中的应用发展于21世纪以后。2003年，就有学者采用DGGE技术分析了不同污水处理厂活性污泥微生物群落多样性以结构差。殷峻等[1]在研究基于生物膜法的生物滤池中的生物种群时，采用了DGGE技术，结果表明，在环境条件改变的时候，微生物的种群结构发生了巨大的变化。利用DGGE技术，还可以通过比较微生物种群的相似性，从而找出适合工艺运行的最佳条件。如在2005年，刘新春等[2]设计了两个不同的活性污泥污水处理系统，他们利用DGGE技术分析两个系统中微生物群落结构的变化，指出只要操作条件一致，两系统最后都会形成相似度很高的微生物群落结构。因此，DGGE技术用于污泥减量化工艺系统有充分的理论和实践依据，是完全可行的。

2.3 特定功能微生物群落分析和跟踪

在污泥减量化系统中，从污泥的产生至减量，实质是微生物的生长与消亡的过程，并且，这是一个动态的过程，那么在这个动态过程中，微生物群落是如何演变的，以及哪些特定功能微生物在其中起着“推波助澜”的作用，传统的生物研究方法无法获得令人满意的结果，而DGGE技术用于特定功能微生物群落的动态演变的分析具有不可比拟的优越性，并且与传统技术比起来更具技术可行性。一般以OSA为典型代表的减量化工艺均与A2/O、SBR等污水处理工艺相连，不仅可以利用DGGE技术分析对污泥减量起着特异性功能的细菌在系统中的分布情况，还可以对微生物群落进行跟踪，结合宏基因组技术就可以对微生物群落结构的演变描绘出一个动态的演变过程。

3 PCR-DGGE用于环境微生物分析的优点和不足

综上所述DGGE技术在活性污泥法剩余污泥减量化机理的研究中具有很多优点，如DGGE技术操作简单、快速、分辨率高，而且重现性好；能够快速地估算出样品中优势菌的种类和相对丰度；结合宏基因组或FISH等技术，还可以精确定量分析，获得微生物的组成及多样性。然而，该技术也有不足之处：（1）DGGE技术是以条带的多寡和颜色的深浅来反映物种的丰富程度的，但有些丰度值较低却作用重大的微生物对应的条带却有可能无法显示，造成检测结果的偏差。（2）DGGE最为突出的问题是由于操作的偏差或环境条件的微小变化，导致条带的数量和强度跟微生物种群中对应的菌属的数量和丰度无法一一对应。因此，为了弥补这类型的缺陷，DGGE技术要与FISH或是环境基因组等分子生物学方面的技术相结合，分析污泥减量化系统中微生物的群落结构和多样性。

当今的污水处理中活性污泥法应用最多，范围最广，研究污泥减量的机理是一项重要的课题。DGGE技术与传统的生物培养方法相比具有快速、准确和简便等优点，能够快速分析污泥减量工艺系统中的微生物群落结构及种群多样性，可以结合宏基因组等分子生物学技术实现对微生物群落的动态监测，从而探讨污泥减量的机理，对污泥减量机理的研究具有重大的意义。

[1]殷峻,陈英旭,刘和,王远鹏.应用PCR-DGGE技术研究处理含氨废气的生物滤塔中微生物多样性.环境科学,2004,(06),11-15.

[2]刘新春,吴成强,张昱,杨敏,李红岩.PCR-DGGE法用于活性污泥系统中微生物群落结构变化的解析.生态学报,2005,(04),842-847.