基于DGGE技術(shù)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(diǎn)，使之迅速成為當(dāng)前水處理領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。由于好氧顆粒污泥的三維結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化成為可能。為進(jìn)一步完善好氧顆粒污泥的形成機(jī)理，提高系統(tǒng)的處理效率和穩(wěn)定性，本論文著眼于應(yīng)用變性梯度凝膠電泳(DGGE)技術(shù)研究序批式反應(yīng)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(jī)碳源，在第14d就可見密

2、實(shí)、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(dòng)的過程中進(jìn)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(gè)運(yùn)行周期內(nèi)反應(yīng)器的溶解氧在5.5-6-5mg/L之間波動(dòng)，在NH<,4><'+>-N濃度為300mg/L，負(fù)荷為0.6kg/(m<'3>·d)時(shí)，NH<,4><'+>-N和TN的去除率可分別達(dá)到94.4％和66.4％，好氧顆粒污泥在高溶解氧條件下

3、實(shí)現(xiàn)了同步硝化反硝化的脫氮過程。利用DGGE技術(shù)分析好氧顆粒化過程中反應(yīng)器內(nèi)微生物的群落結(jié)構(gòu)和功能，結(jié)果表明：好氧顆?；倪^程對(duì)絲狀細(xì)菌、可產(chǎn)生大量胞外聚合物的細(xì)菌、可富集胞內(nèi)具有聚β-羥基丁酸(PHB)的細(xì)菌具有較強(qiáng)的富集作用，這為解析好氧顆粒的形成及實(shí)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(tuán)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(gè)在人工控制下的自然選擇過程，同時(shí)也

4、是一個(gè)菌體自身通過改變菌體細(xì)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(yīng)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(xì)菌在好氧顆粒污泥的形成過程中作為載體的同時(shí)也起到架橋的作用，增強(qiáng)顆粒污泥的凝聚力。 3．SBR系統(tǒng)內(nèi)生物量隨著NH<,4><'+>-N負(fù)荷的提高而迅速增加，在NH<,4><'+>-N負(fù)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(qiáng)，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(duì)環(huán)境改變的一種反應(yīng)機(jī)制。NH<,4><'+>-N的去除率一直保持在較高的水平，在負(fù)荷為2.0kg/(d·m<,3>)時(shí)，去除率最高仍可達(dá)97％，貢獻(xiàn)率較大的為化能異養(yǎng)型細(xì)菌；TN去除率隨著NH<,4><'+>-N負(fù)荷的增加波動(dòng)較大，最高時(shí)達(dá)84.8％，最小時(shí)基本沒有TN去除效果，這與系統(tǒng)中反硝化細(xì)菌數(shù)量波動(dòng)較大和較高的NH<,

6、4><'+>-N濃度可能對(duì)反硝化菌的活性有消極影響有關(guān)。 4．在系統(tǒng)NH<,4><'+>-N負(fù)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(shí)現(xiàn)，故可被視作一種有前途的低能耗短程脫氮技術(shù)。在NH<,4><+'>-N負(fù)荷不斷提高的過程中未發(fā)