随着城市污水处理量的进一步增加,必将会产生更多的生活污泥,生活污泥的有效处理与处置已成为城市污水处理厂急需解决的一大难题,研究开发生活污泥处理新技术是目前国内外环保界关注的一个热点。本文将超声波预处理与好氧/缺氧污泥消化工艺相结合,重点分析了污泥消化过程中微生物群落结构、水解酶活性(淀粉酶、α-葡萄糖苷酶、蛋白酶、磷酸酶)的变化趋势,旨在为这项工艺的推广应用提供理论基础。本文首先通过PCR-DGGE方法研究了超声波预处理对好氧/缺氧污泥消化过程中微生物群落结构的影响。研究结果表明,在反应器运行的不同时期,微生物群落结构发生动态演替。5d、10d、15d、20d、25d微生物相似性与0d相比分别为61.2%、48.2%、46.4%、42.6%、41.7%,总细菌Shannon指数经历了一个从逐渐减少到趋于稳定的过程,超声波改变污泥内部性质,导致微生物多样性的降低。UPGMA聚类分析将DGGE图谱区分为三大族群并对应于不同运行时期。微生物群落结构DGGE图谱的优势菌种中5株菌属于芽孢杆菌属(Bacillus)、2株菌属于厚壁门菌属(Firmicute)、1株菌属于a-变形菌属(a-Proteobacteria)、3株菌属于β-变形菌属(β-Proteobacteria),它们具有脱氮除磷和反硝化的能力,在活性污泥消化过程中起着重要作用。因此,超声波促进了硝化与反硝化作用,超声污泥的VSS去除率提高。其次通过研究超声波预处理对污泥好氧/缺氧消化过程的SS.VSS及水解酶活性(淀粉酶、a-葡萄糖苷酶、蛋白酶、磷酸酶)的影响,同时以未经超声处理的消化污泥作为对照。结果显示,引进超声波预处理(频率28kHz、声能密度为0.15kW-L-1、超声时间10min)可以大大缩短污泥稳定时间,提高消化效率,污泥消化13d已经达到稳定,VSS去除率为44.3%,VSS去除率高出对照污泥的14.9%。超声污泥的淀粉酶和葡萄糖苷酶活性在第5d达到峰值,此时淀粉酶活性为0.104μmol-g-1,葡萄糖营酶活性为0.637μmol-g-1,高于对照污泥。超声污泥中胞内蛋白酶和胞外蛋白酶在第7d达到峰值,胞内蛋白酶活性为23.68μmol-g-1,远远大于胞外蛋白酶活性,酸性磷酸酶活性高于对照污泥,但碱性磷酸酶对环境改变较为敏感,导致酶活性减少,低于对照污泥。超声波预处理直接影响生物中水解酶活性,使酶的催化作用提高,提高污泥消化效率,缩短消化时间。最后通过电子扫描电镜观察活性污泥微生物种群结构变化,结果显示,超声波-好氧/缺氧污泥消化中微生物种群以各式各样的杆菌和球菌为主。因此。超声波预处理改变污泥内部性质,促进硝化与反硝化作用。本研究结果为生活污泥超声波-好氧/缺氧消化工艺技术的推广应用提供了重要的理论基础和实践依据。