排水管道中生物膜的菌群分布特征

城市排水管道中的污水以生活污水爲主，含有豐富的碳、氮、磷等營養物質，且管道内部爲密閉空間，爲厭(yàn)氧菌的生長提供了有利條件。實際管道生物膜中的細菌以拟杆菌綱、β-變形菌綱、δ-變形菌綱爲主，古菌則以甲烷鬃毛狀菌科、甲烷球菌科爲主。SRB還原硫酸鹽所産生的H2S是(shì)管道腐蝕的主要原因，同時，研究表明，污水在管道輸送途中削減了大量sCOD，其中72%的削減量來自于産甲烷過程。因此，SRB和MA是(shì)管道中的2種關鍵菌群，實際管道中液相(xiàng)CH4、H2S濃度可達30 mg˙L−1、12 mg˙L−1 。目前，國内排水管道的材質多爲混凝土，管道内壁粗糙不平、比表面積較大，雖然水泥的水化過程産生了較高的堿度，但(dàn)H2S的積累逐漸降低了液相(xiàng)pH，同時腐蝕管道表面，使微生物能夠不斷侵入管壁内部，進一步加劇管道結構破損。

排水管道中生物膜的菌群分布與污水處理中顆粒污泥的微生物群落結構相(xiàng)似，SRB、MA存在分層分布的現(xiàn)象。由于MA的附着性較高、對厭(yàn)氧環境要求更嚴格，MA主要分布在生物膜内部，SRB則通常生長在表面。污水中的硫酸鹽進入生物膜後迅速被SRB還原利用，研究表明，管道底泥表面的硫酸鹽濃度約爲45 mg˙L−1，而在1 cm處僅爲3 mg˙L−1，限制了SRB向内部增殖。而sCOD難以被完全消耗、能夠向深層繼續滲透，因此MA在内層占據優勢。

管道生物膜的厚度約爲700 μm，SRB主要分布在0~300 μm的外層，MA則主要分布在250 μm以下的内層。從豐度來看，SRB在總微生物中所占比例從生物膜表面的20%逐漸下降到400 μm處的3%，MA占比則從生物膜表面的3%增加到700 μm處的75%。管道底泥一般厚度達數厘米，底泥的最上層(0~2 cm)是(shì)硫化物還原的主要場所，産甲烷的主要場所更深，範圍約占2.5~3.5 cm。SRB與MA兩者的相(xiàng)對豐度也随深度而變化，SRB的相(xiàng)對比例從底泥表面的35%逐漸降至1 cm處的4%，2 cm以下SRB的存在可忽略不計。