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关键词：
铁,沟渠系统,沉积物,三江平原
发表时间：
2012-08-09 10:15:28
溶解氧及曝停比对单级自养脱氮系统微生物群落结构的影响
张瑾 | -> | 1371| 0| 0.227952MB |单级自养脱氮,DO,曝停比,PCR-DGGE,微生物群落结构
摘要: 为研究溶解氧及曝停比对单级自养脱氮系统微生物群落结构的影响, 从不同溶解氧水平及曝停比条件下的SBBR 单级自养脱氮反应器中采集活性污泥及生物膜样品, 进行PCR-DGGE 及条带统计分析. 结果表明, 经过11 5 a 稳定运行, 该系统内微生物群落结构与接种污泥相比已变得简单且较稳定. 曝停比为2 hB2 h 的条件下, 中高低3 种溶解氧水平中, 生物膜微生物群落丰富度值均高于活性污泥. DO 在( 曝气) 21 0 mgPL( 停曝) 01 4 mgPL时系统运行效能最佳, 微生物群落丰富度值最高, 生物膜和活性污泥样品中条带数分别约为14 条和10 条, 微生物的多样性及相互协同代谢过程是维持单级自养脱氮系统具有较高运行效能的一个关键因素. 此外, 曝停比对单级自养脱氮系统微生物群落结构有较大影响. 3 hB5 h 的较长曝停周期下, 活性污泥与生物膜微生物组成接近, 相似性为100%, 各类细菌虽在活性污泥与生物膜中均能生存但活性较低, 系统运行效能差.
废水生物脱氮、防止水体富营养化是水污染控制领域的一个研究重点. 单级自养脱氮工艺是诸多新型生物脱氮工艺中的一种, 该工艺在一个反应器中完成氨氮至N2 的全部转化过程, 且该过程全部由
同一微生物体系内的自养菌完成, 在处理高氨氮、低CPN 废水方面具有简易、高效、低耗等明显优势.
单级自养脱氮现象发现较晚, 学术界有一种观点认为, 单级自养脱氮工艺可通过亚硝化和厌氧氨
氧化的工艺组合方式实现, 其技术关键是控制反应器中的溶解氧浓度和氨氮浓度, 以创造一个以亚硝
化单胞菌和厌氧氨氧化菌为优势菌种的微环境, 从而推动亚硝化和厌氧氨氧化这2 个由自养菌完成的过程顺利进行[ 1] . 因此, 反应器内如何形成一个好氧与厌氧的兼容环境, 将是决定系统脱氮效果的一个关键控制参数, 而溶解氧及曝停比作为单级自养脱氮工艺最重要控制因素受到了国内外研究者的关注并对其进行了探讨研究. Hippen 等[2] 发现, 在DO 浓度为018~ 110 mgPL, 超过60% 的氨氮被转化成N2而得到去除. 廖德祥等[ 3] 的研究中, DO 控制在015~ 017 mgPL时, 氨氮转化率达90%以上, 出水亚硝态氮和硝态氮浓度很低; DO 为012~ 013 mgPL时, 氨氮转化率只有5416%. 方芳等[ 4] 在连续与间歇曝气方式的单级自养脱氮工艺中发现, DO 为018 ~ 110mgPL, 连续曝气系统的氨氮转化率和总氮去除率分别达到80% 和70% . DO 为( 曝气) 210~ 215P( 停曝)012~ 014 mgPL, 曝P停比为2 hB2 h 的系统则达到90% 和80%以上.Hao 等[ 5] 对CANON 建立的数学模型表明, 在氨氮表面负荷( 以N 计) 为2 gP( m2#d) , 温度30 e , DO 浓度113 mgPL, TN 的去除率为82%. 这些研究虽有助于了解单级自养脱氮工艺宏观控制参数方面信息, 但关于系统内微生物群落结构与反应器宏观控制参数相关性的研究尚显不足, 使得单级自养脱氮的宏观表象仍缺乏必要的微观研究成果佐证, 其脱氮机制仍不明晰.
同一微生物体系内的自养菌完成, 在处理高氨氮、低CPN 废水方面具有简易、高效、低耗等明显优势.
单级自养脱氮现象发现较晚, 学术界有一种观点认为, 单级自养脱氮工艺可通过亚硝化和厌氧氨
氧化的工艺组合方式实现, 其技术关键是控制反应器中的溶解氧浓度和氨氮浓度, 以创造一个以亚硝
化单胞菌和厌氧氨氧化菌为优势菌种的微环境, 从而推动亚硝化和厌氧氨氧化这2 个由自养菌完成的过程顺利进行[ 1] . 因此, 反应器内如何形成一个好氧与厌氧的兼容环境, 将是决定系统脱氮效果的一个关键控制参数, 而溶解氧及曝停比作为单级自养脱氮工艺最重要控制因素受到了国内外研究者的关注并对其进行了探讨研究. Hippen 等[2] 发现, 在DO 浓度为018~ 110 mgPL, 超过60% 的氨氮被转化成N2而得到去除. 廖德祥等[ 3] 的研究中, DO 控制在015~ 017 mgPL时, 氨氮转化率达90%以上, 出水亚硝态氮和硝态氮浓度很低; DO 为012~ 013 mgPL时, 氨氮转化率只有5416%. 方芳等[ 4] 在连续与间歇曝气方式的单级自养脱氮工艺中发现, DO 为018 ~ 110mgPL, 连续曝气系统的氨氮转化率和总氮去除率分别达到80% 和70% . DO 为( 曝气) 210~ 215P( 停曝)012~ 014 mgPL, 曝P停比为2 hB2 h 的系统则达到90% 和80%以上.Hao 等[ 5] 对CANON 建立的数学模型表明, 在氨氮表面负荷( 以N 计) 为2 gP( m2#d) , 温度30 e , DO 浓度113 mgPL, TN 的去除率为82%. 这些研究虽有助于了解单级自养脱氮工艺宏观控制参数方面信息, 但关于系统内微生物群落结构与反应器宏观控制参数相关性的研究尚显不足, 使得单级自养脱氮的宏观表象仍缺乏必要的微观研究成果佐证, 其脱氮机制仍不明晰.
本研究从不同溶解氧水平及曝停比条件下的SBBR 单级自养脱氮反应器中采集活性污泥及生物膜样品, 提取基因组总DNA, 扩增出目标16S rDNA片段. 对扩增的16S rDNA 进行PCR-DGGE、凝胶染色及条带统计分析, 研究DO 及曝停比对单级自养脱氮系统内微生物群落结构的影响, 通过比对寻求活性污泥与生物膜样品间的相关性, 探讨SBBR 反应器中二者微生物组成的差异, 从微生物角度为单级自养脱氮工艺的宏观控制提供理论依据.
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