自养异养联合反硝化脱硫工艺微生物群落结构与动态解析

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:LUOMINGGANG818
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现今废水同步脱氮脱硫日益成为研究的热点。本研究针对王爱杰等2004年率先提出的同步脱氮脱硫工艺系统中反硝化脱硫工艺单元,采用PCR-SSCP技术,结合工艺运行效能分析,对工艺不同运行条件下的功能微生物、群落结构以及群落动态等方面进行研究,以期为工艺的运行提供理论的指导。  首先采用PCR-SSCP技术,解析了工艺启动期群落结构以及动态变化。在启动期,群落结构变化不是很明显。监测到的功能微生物有Sulfurovum、Thauera、Pseudomonas。Sulfurovum具有自养脱硫反硝化功能,Thauera、Pseudomonas可以利用乙酸盐作为碳源,硝酸盐作为电子受体进行异养反硝化作用。工艺启动过程中还监测到Desulfomicrobium,此菌的富集是硫酸盐长期驯化的结果。反应器运行第23天到第32天,逐渐形成了以Desulfomicrobium、Thauera、Sulfurovum、Pseudomonas、Azovibrio、Levilinea、Anaerolinea为主的顶极群落,乙酸盐、硝酸盐、硫化物的去除率稳定在了100%。  以PCR-SSCP解析不同碳氮比以及不同负荷条件下的群落发现,群落结构变化显著剧烈。碳氮比为0.85:1时,生物多样性高,异养反硝化菌群Pseudomonas、Mesorhizobium、Alcaligenes之间发生着激烈的种内种间竞争。碳氮比在逐渐提高到2:1的过程中,Pseudomonas在竞争中处于优势地位,逐渐富集,碳氮比提高到2:1时,可以将硝酸盐转化为NH4+的Chrysiogenes出现,自养脱硫反硝化菌群没有被监测到。碳氮比值为1.26:1时工艺运行效果最佳,此时顶级群落主要种群构成有Zoogloea、Saccharococcus、Anaerobacter、Levilinea、Clostridium、Nitratireductor、Pseudomonas。在提高进水负荷过程中,Sulfurovum、Thermothri、Nitrincola、Pseudomonas是监测到的具有脱硫反硝化功能的主要功能微生物,Sulfurovum基于代谢以及生长特点,随着负荷提高波动较大,但随着工艺运行逐渐富集并稳定。Pseudomonas随着负荷提高逐渐富集。由nosZ引物对不同碳氮比以及不同负荷条件下功能微生物进行DGGE分析,都监测到了Pseudomonas和Azoarcus,是工艺运行中进行异养反硝化作用的主要功能微生物。  在反硝化脱硫工艺运行效果较好时,逐渐形成了以自养脱硫反硝化菌群Sulfurovum、异养反硝化菌群Pseudomonas为主,发酵产酸菌群为辅的模式微生物群落结构,发酵产酸菌在维持碱度等方面起了重要的作用。
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