EBPR工艺中聚磷菌的筛选鉴定及其影响因素研究

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磷是水体富营养化的诱因之一,控制污水生物处理工艺出水中磷的低浓度排放一直备受关注,强化生物除磷工艺(EBPR)相较于传统生物除磷工艺具有操作便捷、运行效果稳定、成本低等优点,近年来广泛应用于污水处理厂提标改造工程中。EBPR主要依靠聚磷菌对磷的过量吸收来达到除磷的目的,因此,研究聚磷菌的生长特性以及代谢机理,对强化和提高EBPR工艺具有十分重要的意义。本课题将取自长春市某污水厂的活性污泥于SBR反应器内经污泥驯化后,以EBPR工艺运行反应器,进行菌种富集,同时对一个完整周期内水质指标COD、NH4+-N、TN、TP以及参数p H值、ORP、DO进行测定,探究污染物的去除规律以及与各个参数之间的关系。取反应器内的活性污泥,通过扫描电镜(SEM)对污泥的外观形貌进行观察,通过宏基因组高通量测序对微生物菌群结构进行鉴定分析,从而找到系统内的优势菌群。进而采用PAM培养基对反应器内的聚磷菌进行分离筛选。本实验采用四区划线法进行聚磷菌的分离和纯化,蓝白斑筛选法进行初筛,PHB染色和异染颗粒染色进行复筛,形态学观察、生理生化试验和16S r DNA进行菌种鉴定,对菌株的生长特性和摄磷性能进行研究,具体研究结果如下:在驯化阶段和富集阶段,反应器运行过程中各项水质指标均有较好的去除效果,出水污染物浓度均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)》一级A排放标准,COD去除率在90%以上,NH4+-N去除率稳定在99%以上,TP去除率维持在92%以上。由高通量测序结果可知,二者的优势菌群在门水平上均为变形菌门Proteobacteria和糖化细菌门Candidatus saccharibacteria,由于变形菌门和糖化细菌门中都含有大量的反硝化细菌,因此,反应器内能够进行较好的反硝化反应。与驯化阶段相比,富集阶段微生物群落丰富度基本不变,但菌群多样性减少,此时反应器内大多数都是聚磷菌等专性细菌。经聚磷菌的筛选鉴定,SBR反应器内共分离得到三株形态不一的菌株,XC-1、XC-2、XC-3,经过PHB染色和异染颗粒染色,三株菌株均有较强的摄磷能力。通过16S r DNA鉴定,三株菌株均为土壤杆菌属Agrobacterium,鉴定为根癌土壤杆菌Agrobacterium tumefaciens。各菌株的生长特性研究表明,各菌株在培养的第24h时生长趋于稳定,18h时摄磷过程结束,其中XC-1生长速率相对较快,除磷能力相对较高,各菌株的综合能力排序为XC-1>XC-3>XC-2。聚磷菌除磷的影响因素研究表明,三株聚磷菌在p H值为7~8时摄磷能力较强,在温度为30℃时除磷效果达到最佳,控制接种量在6%时有利于除磷,装液量控制在50~75ml之间最为适宜。
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