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污水厂大数据|波兰丹麦两国污水厂微生物有何不同吗?

2017-10-31 15:09来源:IWA国际水协会关键词:污水厂微生物群落活性污泥收藏点赞

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PCA分析

下图是10个样本的微生物群落的主要成成分(PrincipalComponentAnalysis,PCA)分析结果:

分析对波兰两个污水厂两个季节的样本的对比

▲图3PCA分析对波兰两个污水厂两个季节的样本的对比

结果显示波兰污水厂的活性污泥的细菌数量跟采样时间和污水厂是相关的。九月的样本处于左上方,而2号污水厂的样本处于左下方。这情况在丹麦污水厂很相似,更加明显。但是PCA分析的两个主成分的解释方差不到50%,跟变量变化关系不大,很难说明问题。

两位波兰科学家进而对波兰和丹麦的样品放到同一个坐标系中作对比,即图4:丹麦的污水厂有三种不同的类型(只处理市政污水、只有工业废水,以及混合处理三种情况),而波兰的两座污水厂的样本相对集中。纯粹看图说话的话,很容易解释为什么1号污水厂的红点更靠近丹麦的绿点(纯市政污水)而2号污水厂的蓝点更接近紫点(混合污水)——因为2号污水厂确实有30-50%的进水来自工业。不过这些数据只能解释变量的一小部分,而且要谨慎处理。(这些主成份和整个系统的变异程度关系不大)

PCA分析对丹麦和波兰污水厂的采样做的对比

图4.PCA分析对丹麦和波兰污水厂的采样做的对比

细节讨论

测试样品的微生物种群都相当类似而且相对稳定,而且在波兰污水厂发现的特定菌属也能在丹麦污水厂找到。但是,丹麦污水厂的三种最具优势的菌种——四球虫属Tetrasphaera(生物除磷),束毛球菌属Trichococcus(异养细菌)和放线菌属(丝状异养细菌),在波兰污水厂的丰度却非常低。

另一方面,波兰污水厂的蛋白菌Proteobacteria(主要参与COD和氮的去除)的丰度却很高,这与丹麦的情况很不一样。另外波兰污水厂的微生物群落多样性也低于丹麦,优势菌种的丰度却更高。

尽管30种丰度最高的细菌几乎都在丹麦圈定的核心群落里,那些不在名单上的菌种也是尤其重要性的。菌胶团(zoogloea)和反硝化菌参与淀粉样胶(amyloidadhesins)的形成相关,它们跟丰度对EPS胞外多聚物以及絮体的形成有重要意义。研究具体菌种的丰度能更好地解释污泥膨胀等运行问题,从而找到解决对策。

另外,他们在波兰污水厂里发现了更多的硝化螺菌属的‘comammox’(COMpleteAMMoniaOXidizers)和亚硝酸盐氧化菌NOBs(CandidatusNitrotoga)。这应该被纳入波兰污水厂的微生物核心群落。Alawi等人的研究曾显示CandidatusNitrotoga适于低温地区的环境。这些研究都有助科学家找到NOBs菌种的选择因素。

结论

作者最后总结道,两国污水厂的细菌群落大致类似,但波兰污水厂的与脱氮和除COD相关的细菌的丰度更高,而丹麦污水厂的优势菌种则是聚磷菌PAO。波兰污水厂显出更强的季节性变化,但作者承认需要更频繁的样本量来确认这组观察结果是否正确。作者希望能对更多的波兰污水进行调查,从而帮助找到更多的显著菌种和辨析出波兰污水厂的核心群落,并最终改善污水厂的运行表现。

原标题:污水厂大数据|波兰丹麦两国污水厂微生物有何不同吗?
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