剩余污泥中纤维素半纤维素微生物降解技术

2.7 细胞活性染色(LIVE/DEAD)

采用荧光染料对富集培养系统中的微生物进行染色，以确定富集培养系统中微生物的细胞活性，操作方法见参考文献(Invitrogen Molecular  Probes，2004; Ziglio et al., 2002).

3 结果分析与讨论

3.1 产气情况

血清瓶富集培养系统产气变化曲线示于图 3，甲烷产气变化曲线示于图 4，其中，实际污泥与消化污泥产气曲线均以3组平行实验数据求平均值绘制而成.

图 3 总产气量趋势图

图 3显示，未投加基质——木聚糖的两个空白样之气体产量随时间推移逐渐减少，直至第10周期(60  d)时为零，说明空白样因无外加碳源而只能进行内源呼吸，直至内源碳源消耗殆尽.反观投加木聚糖血清瓶气体产量，先升后降，先后出现两个谷峰和谷底.这一产气量变化趋势说明，血清瓶中的木聚糖已被降解，即，两种种泥中均存在着不同含量可降解木聚糖的厌氧微生物.

图 4 CH4产气量趋势图

图 3、图  4产气量出现的连续谷峰、谷底图形暗示，在实验的伊始，可能因降解木聚糖之细菌较少而造成木聚糖少量降解与细菌内源呼吸并行的状态，即，此时观测到的产气量为两者的叠加(以内源呼吸产气量为主)，开始出现第一个谷峰.第2周期后，内源呼吸作用开始减弱，由此产生的气量随之减少，使得总产气量随之减少，以至于出现第一个谷底.从第3周期开始，血清瓶中富集培养的降解木聚糖细菌开始增多，使得木聚糖降解效果明显增强，由此通过水解产生的单糖并形成甲烷的份额出现跳跃式上升，于第5、6周间出现第2个谷峰.木聚糖降解率提高也意味着被水解成的单糖转化为挥发性有机酸(VFAs)的程度得以增强，导致pH开始下降，最终抑制了产甲烷细菌的活性，使产气量不断下降，以至于出现第2个谷底.

实际污泥与消化污泥产气量高低略微不同的曲线表明，两种种泥中均存在着可降解木聚糖的微生物，但消化种泥中因厌氧培养而含量较高.因此，在随后投加富集木聚糖富集微生物实验中选择了厌氧消化培养种泥.

3.2 木聚糖酶活性

从第6周期开始，每周期开始检测并计算系统中木聚糖酶活性状况，结果如图 5所示.与图  3绘制数据处理相同，实际污泥与消化污泥酶活性曲线均以3组平行实验数据求平均值绘制而成，与图 3对应一致.

图 5 木聚糖酶活性趋势图

图  5显示，两组空白对照实验中酶活性均保证不变并维持在一很低数值，说明因空白样中未投加木聚糖而使得其中可降解木聚糖微生物未能得到富集培养.相比之下，投加木聚糖的6组血清瓶中酶活性均显示出趋势一致的上升势头，说明其中已成功培养并富集到相当数量可降解木聚糖的微生物，这与图  3显示的产气量变化曲线变化趋势一致.实际污泥与消化污泥酶活性平均值显示均是先稳定增长，至第8周期时趋于平稳，说明了在整个富集培养过程中，可降解木聚糖微生物数量持续增长至稳定.此外，消化污泥酶活性略高于实际污泥亦说明，消化种泥中可降解木聚糖微生物数量略多，与图  3产气量结果推测一致.

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