基于DGGE技術的好氧脫氮顆粒污泥微生物群落結(jié)構(gòu)和功能分析.pdf

1、好氧顆粒污泥的成功培養(yǎng)及其工藝的顯著優(yōu)點，使之迅速成為當前水處理領域的一個研究熱點。由于好氧顆粒污泥的三維結(jié)構(gòu)特點，可以在顆粒內(nèi)部形成缺氧區(qū)，因而使得處理氨氮廢水實現(xiàn)同步硝化反硝化成為可能。為進一步完善好氧顆粒污泥的形成機理，提高系統(tǒng)的處理效率和穩(wěn)定性，本論文著眼于應用變性梯度凝膠電泳(DGGE)技術研究序批式反應器(SBR)中好氧脫氮顆粒污泥微生物群落結(jié)構(gòu)及功能，得出以下主要結(jié)論。 1．以葡萄糖為有機碳源，在第14d就可見密

2、實、成熟、規(guī)則、沉降性能好的好氧顆粒污泥，其粒徑在2-3mm之間，呈球形或橢球形。在啟動的過程中進水COD由900mg/L逐步提高至3000mg/L，出水COD始終維持在100mg/L以下；一個運行周期內(nèi)反應器的溶解氧在5.5-6-5mg/L之間波動，在NH<,4><'+>-N濃度為300mg/L，負荷為0.6kg/(m<'3>·d)時，NH<,4><'+>-N和TN的去除率可分別達到94.4％和66.4％，好氧顆粒污泥在高溶解氧條件下

3、實現(xiàn)了同步硝化反硝化的脫氮過程。利用DGGE技術分析好氧顆?；^程中反應器內(nèi)微生物的群落結(jié)構(gòu)和功能，結(jié)果表明：好氧顆粒化的過程對絲狀細菌、可產(chǎn)生大量胞外聚合物的細菌、可富集胞內(nèi)具有聚β-羥基丁酸(PHB)的細菌具有較強的富集作用，這為解析好氧顆粒的形成及實現(xiàn)同步硝化反硝化提供了理論證據(jù)。 2．在SBR系統(tǒng)中存在的游離狀態(tài)的絲狀菌團與好氧污泥的顆粒化過程有必然的聯(lián)系。好氧顆粒污泥的形成過程是一個在人工控制下的自然選擇過程，同時也

4、是一個菌體自身通過改變菌體細胞的表面疏水性、表面電荷性質(zhì)、胞外聚合物的分泌等加快菌體聚集，適應環(huán)境的過程，Ca<'2>或其他惰性物質(zhì)與真菌在該過程中為菌體的聚集提供載體，在顆粒形成以后真菌即失去載體作用逐漸在系統(tǒng)中消失，絲狀細菌在好氧顆粒污泥的形成過程中作為載體的同時也起到架橋的作用，增強顆粒污泥的凝聚力。 3．SBR系統(tǒng)內(nèi)生物量隨著NH<,4><'+>-N負荷的提高而迅速增加，在NH<,4><'+>-N負荷提高至0.8kg/

5、(d·m<'3>)后，好氧顆粒污泥的體積變大，邊緣粗糙度增強，形狀變得不規(guī)整，縮短了底物的傳質(zhì)距離，可以看作是對環(huán)境改變的一種反應機制。NH<,4><'+>-N的去除率一直保持在較高的水平，在負荷為2.0kg/(d·m<,3>)時，去除率最高仍可達97％，貢獻率較大的為化能異養(yǎng)型細菌；TN去除率隨著NH<,4><'+>-N負荷的增加波動較大，最高時達84.8％，最小時基本沒有TN去除效果，這與系統(tǒng)中反硝化細菌數(shù)量波動較大和較高的NH<,

6、4><'+>-N濃度可能對反硝化菌的活性有消極影響有關。 4．在系統(tǒng)NH<,4><'+>-N負荷提至1.2kg/(d·m<'3>)后，出現(xiàn)了明顯的NO<,2><'->-N積累現(xiàn)象，積累率平均在70％以上；與Sharon和Oland等典型的短程硝化工藝相比，該亞硝酸鹽積累在常溫(25℃)、高DO水平(大于3mg/L)的常規(guī)條件下即可實現(xiàn)，故可被視作一種有前途的低能耗短程脫氮技術。在NH<,4><+'>-N負荷不斷提高的過程中未發(fā)