[发明专利]一种基于色彩空间的污泥微生物群落特征的表征方法

说明书

本发明公开了一种基于色彩空间的污泥微生物群落特征的表征方法，包括：1)对污泥样品进行泥水分离，得到污泥固体；2)用数码相机拍摄得到污泥的彩色照片若干；3)提取照片中污泥絮体的颜色RGB值；4)颜色RGB值转化为HSV、YUV等颜色空间编码。可依据活性污泥的色彩值表征活性污泥的群落变化，从而对污泥处理能力进行评估。通过此方法，可以使污水厂的技术工作人员快速掌握当前活性污泥运行状态，及时调整运行参数，为污水处理厂的合理运行和节能降耗提供指导性意见。

技术领域

本发明属于污水处理领域，涉及一种通过对污泥样品色彩空间变化的分析，从而监测污泥微生物群落特征的色彩表示方法。

背景技术

在污水处理过程中，要想让污水处理达标排放，不仅要选择好处理工艺，还要对污水处理运行中出现的异常能正确分析，找到症结，制定出合理的防治对策。所以对生物群落特征进行监测是污水处理厂运行管理的重要工作。

在现有的监测污泥系统中生物群落特征的方法中，大部分运行者采用生物测序的方法，此方法成本十分昂贵，且测序时间较长。因此，提供一种高效、简便的利用污泥色彩的变化来监测污泥系统中生物群落，并大幅度节约经济成本和时间成本的方法，成为目前本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供监测污泥中生物群落特征的色彩表示方法。在常规活性污泥系统和厌氧氨氧化系统中，通过分子生物学手段与颜色空间分析，建立了一种基于污泥颜色空间表征微生物群落结构特征的方法。该方法将污泥图像中的RGB值转化为HSV或YUV等其它颜色空间值，HSV或YUV等其它颜色空间值的分量与活性污泥群落结构的种群数量、微生物比例、优势菌群丰度等特征具有良好的相关性，可用于表征活性污泥的群落结构特征。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。

一种基于色彩空间的污泥微生物群落特征的表征方法，该方法包括以下步骤：

1)取污水处理厂污泥系统中的污泥作为样品，将其分成等量的若干份；

2)将若干份污泥样品经抽滤后使得污泥泥水分离，分别在滤纸上得到固体污泥；

3)用数码相机对得到的若干固体污泥进行拍摄，对同一样品拍摄不少于20幅照片；

4)从中选取至少3幅污泥颜色相近的照片，用专业图像分析软件对各幅照片进行分析，分别得到R、G、B值；

5)通过算法转换将得到的R、G、B值转化为HSV颜色空间模型中的H、S、V颜色编码值，以及YUV颜色空间模型中的Y、U、V颜色编码值；

6)重复步骤1)～5)，得到不同阶段污水处理厂污泥系统中污泥的颜色编码值，利用公式计算，分别得到颜色编码值各自的相对变化量；其中，R1、R2分别代表连续监测的两个相邻的颜色指标；

7)在HSV颜色空间模型中，用H值表征污泥系统在目标环境中优势菌群的类型，用S值表征污泥系统中的各种菌群比例，用V值表征污泥系统中的功能性菌群的丰度；

在YUV颜色空间模型中，用Y值表征污泥系统中的功能性菌群的丰度；用V值表征污泥系统中的各种菌群比例；

8)将分别得到的颜色编码值各自的相对变化量用以判断污泥系统中的微生物群落特征；

当H、S、V颜色编码值和Y、U、V颜色编码值发生变化时，则表示污泥系统中的微生物群落特征中的优势菌群的类型、各菌群比例、功能性菌群的丰度发生了变化。

进一步，在HSV颜色空间模型中：

当H值发生变化时，则表示目标环境中优势菌群的类型发生了变化；

当S值发生变化时，则表示污泥系统中的各菌群比例发生了变化；