不同工藝條件下硫酸鹽還原反應(yīng)器微生物群落動(dòng)態(tài)分析.pdf

1、利用兩相厭氧生物處理工藝的產(chǎn)酸相反應(yīng)器處理高濃度硫酸鹽有機(jī)廢水是一條去除硫酸鹽的有效途徑。在產(chǎn)酸相反應(yīng)器中，產(chǎn)酸發(fā)酵細(xì)菌(FAB)與硫酸鹽還原菌(SRB)可以形成協(xié)同代謝關(guān)系，獲得較高的硫酸鹽去除率。本質(zhì)上，產(chǎn)酸-硫酸鹽還原反應(yīng)器是一個(gè)人工創(chuàng)建的微生物生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)其微生物生態(tài)學(xué)規(guī)律的認(rèn)識(shí)程度直接影響到硫酸鹽廢水的處理水平與能力，基于遺傳指紋圖譜技術(shù)的分子診斷方法為認(rèn)識(shí)工藝系統(tǒng)中的微生物群落動(dòng)態(tài)提供了可能。本研究探討了堿度和硝酸鹽對(duì)硫酸鹽

2、還原反應(yīng)器運(yùn)行效果的影響，利用單鏈構(gòu)象多態(tài)(SSCP)技術(shù)分析了堿度和硝酸鹽影響下的微生物群落動(dòng)態(tài)。同時(shí)，針對(duì)完全氧化型硫酸鹽還原過(guò)程，探討了碳源對(duì)反應(yīng)器運(yùn)行效果及對(duì)微生物群落動(dòng)態(tài)的影響。
　　采用“不調(diào)整堿度－調(diào)整堿度”交替方式考察堿度對(duì)硫酸鹽還原反應(yīng)器運(yùn)行效果及微生物群落動(dòng)態(tài)的影響時(shí)，以葡萄糖為碳源，碳硫比為2:1，第一階段不調(diào)整進(jìn)水堿度條件下啟動(dòng)反應(yīng)器，運(yùn)行17天，硫酸鹽去除效果由40％下降到30％。第二階段將進(jìn)水堿度調(diào)整到

3、1300～1500mg/L，運(yùn)行13天，硫酸鹽去除效果穩(wěn)定升高，超過(guò)60％。第三階段不調(diào)整進(jìn)水堿度，運(yùn)行10天，硫酸鹽去除效果降低到45％。第四階段將進(jìn)水堿度調(diào)整到1300～1500mg/L，運(yùn)行15天，硫酸鹽去除率恢復(fù)到60％。交替調(diào)整堿度的試驗(yàn)結(jié)果表明，進(jìn)水堿度控制在1300～1500mg/L時(shí)，硫酸鹽還原反應(yīng)器能夠穩(wěn)定運(yùn)行；不調(diào)整進(jìn)水堿度，反應(yīng)器在低堿度狀態(tài)下長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致崩潰。采用SSCP技術(shù)分析調(diào)整堿度過(guò)程中微生物的群落動(dòng)態(tài)，

4、結(jié)果表明，進(jìn)水堿度為1300～1500mg/L時(shí)反應(yīng)器穩(wěn)定期頂級(jí)群落由Raoultella、Kluyvera、Dysgonomonas、Quinella和Citrobacter等屬組成。其中Dysgonomonas、Quinella、Citrobacter是常駐種群，堿度的調(diào)整對(duì)其影響較小。Bacteroides是在第一階段不控制堿度時(shí)優(yōu)勢(shì)的FAB，在第二階段提高堿度后被淘汰，Raoultella和Kluyvera是第二階段隨著堿度的提

5、高的次生種群，其中Raoultella與硫酸鹽還原過(guò)程直接相關(guān)。Desulfomicrobium在低堿度時(shí)發(fā)揮硫酸鹽還原作用，提高堿度時(shí)Desulforegula是優(yōu)勢(shì)的SRB。
　　向穩(wěn)定運(yùn)行的硫酸鹽還原反應(yīng)器中投加硝酸鹽，探討硝酸鹽對(duì)硫酸鹽還原過(guò)程以及微生物群落動(dòng)態(tài)的影響，以乳酸為碳源，碳硫比為2:1時(shí)，反應(yīng)器運(yùn)行21天達(dá)到穩(wěn)定，去除率達(dá)到90％。進(jìn)水加入硝酸鹽后，硝酸鹽的去除率一直接近100％，而硫酸鹽去除率逐漸下降至54％

6、。向穩(wěn)定運(yùn)行的硫酸鹽還原反應(yīng)器中投加硝酸鹽的試驗(yàn)結(jié)果表明，硝酸鹽對(duì)硫酸鹽還原過(guò)程產(chǎn)生抑制。采用SSCP和PCR技術(shù)分析微生物群落動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)，啟動(dòng)反應(yīng)器達(dá)到穩(wěn)定時(shí)頂級(jí)群落中SRB占主要優(yōu)勢(shì)，由Desulfobulbus、Desulfomicrobium和Desulfovibrio構(gòu)成，F(xiàn)AB中只有Clostridium。加入硝酸鹽后群落中優(yōu)勢(shì)種群的生物量減少，PCR檢測(cè)SRB減少而反硝化細(xì)菌得到富集。SSCP圖譜中更多無(wú)法分析的模糊條帶出現(xiàn)

7、。但硝酸鹽對(duì)SRB沒(méi)有毒性，它可以促進(jìn)反硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)，反硝化細(xì)菌與SRB存在著底物競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，進(jìn)而使硫酸鹽去除率降低。
　　為研究碳源對(duì)完全氧化型硫酸鹽還原過(guò)程以及微生物群落動(dòng)態(tài)的影響，第一階段以乙醇－乙酸為碳源啟動(dòng)反應(yīng)器，約經(jīng)35d的運(yùn)行，硫酸鹽去除率達(dá)到80%，第二階段單獨(dú)以乙酸為碳源運(yùn)行15天，硫酸鹽去除率下降到20％，第三階段恢復(fù)以乙醇－乙酸為碳源繼續(xù)運(yùn)行10天，硫酸鹽去除率恢復(fù)到80％。采用SSCP和PCR技術(shù)分析微生物

8、群落變化發(fā)現(xiàn)，第一階段啟動(dòng)前期群落結(jié)構(gòu)變化較為明顯，后期變化不大，以DesulfomicrobiumDesulfococcus,Aminomonas,Anaerolinea等屬菌株為優(yōu)勢(shì)；當(dāng)與Acetivibrio屬相似性較大的條帶出現(xiàn)后，硫酸鹽去除率開(kāi)始快速上升。第二階段以乙酸為碳源，Desulfomicrobium條帶明顯加強(qiáng)，其它條帶有所減弱，雖然此時(shí)硫酸鹽去除率僅為32%，但仍能夠說(shuō)明Desulfomicrobium屬在氧化乙酸