AOA-SBR系统运行效能及高效聚磷菌的特性研究.pdf-

资源描述：

第３２卷第８期２０１９年８月环境科学研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓＶｏｌ . ３２ ꎬ Ｎｏ . ８Ａｕｇ . ꎬ ２０１９收稿日期２０１９￣０２￣２３修订日期２０１９￣０５￣１０作者简介刘旭１９９３￣ ꎬ 女 ꎬ 吉林扶余县人 ꎬ ２８６５３２０４４９＠ｑｑ . ｃｏｍ . ∗ 责任作者 ꎬ 王继华１９７２￣ ꎬ 女 ꎬ 黑龙江庆安人 ꎬ 教授 ꎬ 博士 ꎬ 主要从事环境微生物学、微生物遗传学研究 ꎬ ｗａｎｇｊｉｈｕａ３３３＠ｈｏｔｍａｉｌ . ｃｏｍ基金项目国家水体污染控制与治理重大专项Ｎｏ . ２０１７ＺＸ０７２０２￣００２￣０６ＳｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙＮａｔｉｏｎａｌＭａｊｏｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＰｒｏｇｒａｍｆｏｒＷａｔｅｒＰｏｌｌｕｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌａｎｄＴｒｅａｔｍｅｎｔ ꎬ ＣｈｉｎａＮｏ . ２０１７ＺＸ０７２０２￣００２￣０６ＡＯＡ￣ＳＢＲ系统运行效能及高效聚磷菌的特性研究刘旭 ꎬ 王继华 ∗ ꎬ 车琦 ꎬ 任氢欣哈尔滨师范大学生命科学与技术学院 ꎬ 黑龙江哈尔滨１５００２５摘要为获得聚磷能力突出且抗逆性强的菌株 ꎬ 进一步扩大生物除磷的应用范围 ꎬ 在实验室条件下完成ＡＯＡ￣ＳＢＲ反应器的启动及运行 ꎬ 基于ＩｌｌｕｍｉｎａＭｉｓｅｑ高通量测序技术对反应器各运行阶段样品中的细菌群落结构进行解析 ꎬ 从稳定运行的ＳＢＲ反应器中分离得到聚磷菌 ꎬ 分别进行菌株的鉴定及其生长聚磷特性研究 . 结果表明 ① 反应器的启动及运行后期 ꎬ 各项出水水质指标均达到ＧＢ１８９１８２００２ « 城镇污水处理厂污染物排放标准 » 一级Ａ水平 ꎬ 系统的除磷率稳定在９５％以上 . ② 反应器对于除磷微生物的定向富集作用较强 ꎬ 变形菌门中的不动杆菌属为优势菌群 . ③ 共分离得到５株高效聚磷菌 ꎬ 暂命名为ＬＸＰ１ＬＸＰ５ ꎬ 经鉴定分别为假单孢菌属Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、不动杆菌属Ａｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒ、红球菌属Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ、大头茶属Ｇｏｒｄｏｎｉａ及脂肪杆菌属Ｐｉｍｅｌｏｂａｃｔｅｒ . ④ ＬＸＰ１ＬＸＰ５都具有典型的生长曲线和较短的生长周期 ꎬ 生长周期范围为２４３６ｈ ꎻ 各菌株在好氧条件下的吸磷量均在１０ｍｇ ∕ Ｌ以上 ꎬ 最大可达３０ｍｇ ∕ Ｌ . 研究显示 ꎬ 实验室条件下ＡＯＡ￣ＳＢＲ反应器的启动及运行可较好地实现对活性污泥中的除磷微生物定向富集的目的 ꎬ 该试验分离得到５株高效聚磷菌并经鉴定分属５种不同的菌属范畴 ꎬ 其中Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ、Ｇｏｒｄｏｎｉａ及Ｐｉｍｅｌｏｂａｃｔｅｒ的菌株为近年来鲜有的从活性污泥中筛选得到的具有较好聚磷特性的菌株 . 关键词聚磷菌 ꎻ 鉴定 ꎻ 生长特性 ꎻ 聚磷特性中图分类号Ｘ１７２文章编号１００１￣６９２９２０１９０８￣１４２７￣１０文献标志码ＡＤＯＩ１０ 􀆰 １３１９８ ∕ ｊ 􀆰 ｉｓｓｎ 􀆰 １００１￣６９２９ 􀆰 ２０１９ 􀆰 ０５ 􀆰 ２４ＯｐｅｒａｔｉｏｎａｌＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆａｎＡＯＡ￣ＳＢＲＳｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＨｉｇｈ￣ＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙＰｈｏｓｐｈｏｒｕｓ￣ＡｃｃｕｍｕｌａｔｉｎｇＢａｃｔｅｒｉａＬＩＵＸｕ ꎬ ＷＡＮＧＪｉｈｕａ ∗ ꎬ ＣＨＥＱｉ ꎬ ＲＥＮＱｉｎｇｘｉｎＣｏｌｌｅｇｅｏｆＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ꎬ ＨａｒｂｉｎＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ꎬ Ｈａｒｂｉｎ１５００２５ ꎬ ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓｏｆｔｈｉｓｓｔｕｄｙｗｅｒｅｔｏｇｅｎｅｒａｔｅｔｈｅｂａｃｔｅｒｉａｌｓｔｒａｉｎｓｗｉｔｈａｎｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇａｂｉｌｉｔｙｏｆｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｓｔｒｅｓｓｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ꎬ ａｎｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｒｅｍｏｖａｌ . Ｔｈｅｓｔａｒｔ￣ｕｐａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆａｎＡＯＡ￣ＳＢＲｒｅａｃｔｏｒｗｅｒｅｃｏｍｐｌｅｔｅｄｕｎｄｅｒｌａｂｏｒａｔｏｒｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ . Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ ꎬ ｂａｃｔｅｒｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｖｉａｔｈｅＩｌｌｕｍｉｎａＭｉｓｅｑｈｉｇｈ￣ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ . Ｔｈｅｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ￣ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｎｇｂａｃｔｅｒｉａｗｅｒｅｉｓｏｌａｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅｓｔａｂｌｅＳＢＲｒｅａｃｔｏｒ . Ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｌｙ ꎬ ｔｈｅｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｔｒａｉｎｓａｎｄｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｇｒｏｗｔｈａｎｄｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ . Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｒｅｖｅａｌｅｄｔｈａｔ１Ｔｈｅｓｔａｒｔ￣ｕｐａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅａｃｔｏｒｗｅｒｅｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｃｏｍｐｌｅｔｅｄ . Ｔｈｅｅｆｆｌｕｅｎｔｉｎｄｅｘｅｓｗｅｒｅｓｔａｂｌｅ ꎬ ａｎｄｔｈｅｅｆｆｌｕｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｒｅａｃｈｅｄｌｅｖｅｌＡｏｆＧＢ１８９１８￣２００２ＤｉｓｃｈａｒｇｅＳｔａｎｄａｒｄｏｆＰｏｌｌｕｔａｎｔｓｉｎＵｒｂａｎＳｅｗａｇｅＴｒｅａｔｍｅｎｔＰｌａｎｔ . Ｔｈｅｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｒｅｍａｉｎｅｄａｂｏｖｅ９５％ . ２Ｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅａｃｔｏｒｗａｓｓｔｒｏｎｇ ꎬ ｗｉｔｈＡｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒｉｎＰｒｏｔｅｕｓａｓｔｈｅｄｏｍｉｎａｎｔｇｒｏｕｐ . ３Ｆｉｖｅｈｉｇｈ￣ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ￣ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｎｇｂａｃｔｅｒｉａｗｅｒｅｉｓｏｌａｔｅｄ ꎬ ｗｈｉｃｈｗｅｒｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄａｓＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ꎬ Ａｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒ ꎬ Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ ꎬ ＧｏｒｄｏｎｉａａｎｄＰｉｍｅｌｏｂａｃｔｅｒ ꎬ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ . ４ＴｈｅｇｒｏｗｔｈｃｕｒｖｅｓｏｆｓｔｒａｉｎｓＬＸＰ１￣ＬＸＰ５ｗｅｒｅｔｙｐｉｃａｌ ꎬ ａｎｄｔｈｅｇｒｏｗｔｈｃｙｃｌｅｗａｓｓｈｏｒｔ . Ｔｈｅｇｒｏｗｔｈｃｙｃｌｅｒａｎｇｅｄｆｒｏｍ２４ｔｏ３６ｈ . Ｔｈｅｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｕｐｔａｋｅｏｆｔｈｅｓｔｒａｉｎｓｗａｓａｂｏｖｅ１０ｍｇ ∕ Ｌｕｎｄｅｒａｅｒｏｂｉｃｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ꎬ ｗｉｔｈａｍａｘｉｍｕｍｏｆ３０ｍｇ ∕ Ｌ . Ｓｔｕｄｉｅｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｔａｒｔ￣ｕｐａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＡＯＡ￣ＳＢＲｒｅａｃｔｏｒｕｎｄｅｒｌａｂｏｒａｔｏｒｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｃｏｕｌｄｂｅｔｔｅｒａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｏｆｄｉｒｅｃｔｅｄｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔｏｆｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ￣ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｎｇｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓｉｎａｃｔｉｖａｔｅｄｓｌｕｄｇｅ . ＴｈｅｓｔｒａｉｎｓＬＸＰ１￣ＬＸＰ５ｂｅｌｏｎｇｅｄｔｏｆｉｖｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｅｎｅｒａ . Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ ꎬ ＧｏｒｄｏｎｉａａｎｄＰｉｍｅｌｏｂａｃｔｅｒｓｔｒａｉｎｓｗｅｒｅｒａｒｅｓｔｒａｉｎｓｗｉｔｈｂｅｔｔｅｒＰ￣ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｓｃｒｅｅｎｅｄｆｒｏｍａｃｔｉｖａｔｅｄｓｌｕｄｇｅｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ . Ｋｅｙｗｏｒｄｓｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ￣ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｎｇｏｒｇａｎｉｓｍｓ ꎻ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ꎻ ｇｒｏｗｔｈｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ꎻ ｐｈｏｓｐｈａｔｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ环境科学研究第３２卷近年来 ꎬ 水体富营养化的相关问题在世界各水域频繁发生 ꎬ 并且已逐渐成为全球关注的研究热点 [ １ ] . 氮、磷元素是水体富营养化发生的主要原因 ꎬ 而磷元素被认为是更为关键的因素 [ ２￣３ ] . 因此 ꎬ 对于水体富营养化的防治 ꎬ 越来越多的研究者将关注重点放在污水除磷方面 . 我国在ＧＢ１８９１８２００２ « 城镇污水处理厂污染物排放标准 » 一级Ａ标准中要求磷酸盐以Ｐ计的排放浓度不得高于０ 􀆰 ５ｍｇ ∕ Ｌ . 对此各地方政府为使河流断面的水质质量达标 ꎬ 对于城市污水中磷酸盐的排放要求则更为严格 . 生物除磷技术已成为现阶段针对于城市污水除磷的主要技术手段 ꎬ 其除磷过程是利用细胞合成 ꎬ 将环境中的可溶性磷酸盐吸收到污泥细胞中 ꎬ从而将可溶性磷酸盐转化为多聚磷酸盐ｐｏｌｙｐｈｏｓｐｈａｔｅ ꎬ Ｐｏｌｙ￣Ｐ贮存于胞内 ꎬ 经沉淀作用沉积于底泥中 ꎬ 通过各污水处理工艺中排除剩余污泥的过程达到排除进水中过量磷酸盐的目的 [ ４ ] . 可见 ꎬ 分离筛选出更多具有较强除磷能力的聚磷微生物尤为重要 . 聚磷菌ｐｏｌｙｐｈｏｓｐｈａｔｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｎｇｏｒｇａｎｉｓｍｓ ꎬ ＰＡＯｓ是生物除磷技术应用中的主要功能菌群 [ ５￣６ ] . 聚磷菌的生长过程中具有 “ 超量吸磷 ” 的特性 ꎬ 可以有效地吸收污水中可溶性磷酸盐 [ ７ ] . 菌群的除磷模式 [ ８￣９ ] 在厌氧条件下 ꎬ 菌体水解胞内多聚磷酸盐释放能量 ꎬ 同时降解糖原物质提供还原力以便菌体从环境中吸收挥发性脂肪酸ｖｏｌａｔｉｌｅｆａｔｔｙａｃｉｄｓ ꎬ ＶＦＡｓ合成聚羟基脂肪酸酯ｐｏｌｙｈｙｄｒｏｘｙｃｈａｉｎａｌｋｙｌｅｓｔｅｒ ꎬ ＰＨＡｓ贮存于胞内 ꎬ 实现此过程会向外界环境中释放磷酸盐 ꎬ 表现为厌氧释磷 ꎻ 在好氧条件下 ꎬ 菌体细胞利用环境中的溶解氧作为电子受体并分解细胞内贮存的ＰＨＡｓ产生能量 ꎬ 分别用于糖原和多聚磷酸盐的合成 ꎬ 实现此过程菌体会从外界环境中摄取可溶性磷酸盐 ꎬ表现为好氧吸磷 . 聚磷菌在好氧条件下的吸磷量远超过厌氧条件下的释磷量 ꎬ 所以此类菌群具有超量吸磷的特性 . 污水厂生物除磷稳定性及磷回收研究一直是污水处理领域的研究热点 [ １０ ] . 目前 ꎬ 研究者们对提高微生物的除磷效率、增强微生物的抗逆性保持着更高的关注度 ꎬ 以期进一步解决强化生物除磷等相关问题 . 得到具有稳定生长特性并且可高效除磷的聚磷菌种显得尤为重要 ꎬ 这不仅为聚磷机制的探讨奠定基础 ꎬ 还可提高污水除磷效率进而有效地综合防治水体的富营养化现象 ꎬ 对污水除磷工艺的改革也具有重要意义 . １材料与方法１􀆰 １试验材料１ 􀆰 １􀆰 １试验装置及进水条件试验装置采用由有机玻璃制成的厌氧 ∕ 好氧 ∕ 缺氧ａｎａｅｒｏｂｉｃ ∕ ａｅｒｏｂｉｃ ∕ ａｎｏｘｉｃ ꎬ Ａ ∕ Ｏ ∕ ＡＳＢＲ反应器 ꎬ 有效体积为３􀆰 ５Ｌ ꎬ 高３０ｃｍ ꎬ 内径１４ｃｍ . 反应器内设有温度计进行温度监测 ꎬ 反应器上方设置搅拌装置保持泥水混合 ꎬ 内设微孔曝气头 ꎬ 连接外部气体流量计和空气泵等装置进行曝气见图１ . 试验进水采用人工配水 ꎬ 利用１ｍｍｏｌ ∕ Ｌ的ＮａＯＨ或ＨＣｌ试剂将进水ｐＨ调至７ 􀆰 ０左右 ꎬ 具体配方见表１ . 图１ＳＢＲ反应器装置Ｆｉｇ . １ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅＳＢＲｒｅａｃｔｏｒ表１反应器进水配方Ｔａｂｌｅ１Ｉｎｆｌｕｅｎｔｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｒｅａｃｔｏｒ试剂名称 ρ ∕ ｇ ∕ Ｌ Ⅰ 阶段 Ⅱ 阶段ＣＨ３ＣＯＯＮａ０ 􀆰 ９９５０ 􀆰 ９９５ＮＨ４Ｃｌ０ 􀆰 ０６０ 􀆰 １２ＫＨ２ＰＯ４０ 􀆰 ０２０ 􀆰 ３５ＭｇＳＯ４ 􀅰 ７Ｈ２Ｏ０ 􀆰 ０８０ 􀆰 ０８ＣａＣｌ２０ 􀆰 ０４０ 􀆰 ０４１ 􀆰 １􀆰 ２运行方式试验所用的活性污泥材料取自黑龙江省哈尔滨市文昌污水处理厂的二沉池 . 反应器中的梯度驯化分为两个阶段进行 . 具体运行参数为运行周期８ｈ ꎬ 每天运行３个周期 ꎬ 排水体积１􀆰 ６Ｌ . 每周期具体时间安排为进水１０ｍｉｎ、厌氧１５４ｍｉｎ、好氧１１４ｍｉｎ、缺氧１７４ｍｉｎ、沉淀２６ｍｉｎ、出水２ｍｉｎ . 反应器运行期间保持 ρ ＭＬＳＳ在４０００ｍｇ ∕ Ｌ左右 ꎬ 并定期排泥 ꎬ 使得水力停留时间ｈｙｄｒａｕｌｉｃｒｅｔｅｎｔｉｏｎｔｉｍｅ ꎬ ＨＲＴ为１７ 􀆰 ５ｈ ꎬ 污泥停留时间ｓｌｕｄｇｅｒｅｔｅｎｔｉｏｎｔｉｍｅ ꎬ ＳＲＴ为１５ｄ . 在反应器运行期间 ꎬ 每天检测其运行过程中进水和出水的 ρ ＣＯＤＭｎ、 ρ ＮＨ４＋￣Ｎ、 ρ ＰＯ４３－￣Ｐ ꎬ 同时测定出水中的 ρ ＮＯ３－￣Ｎ、 ρ ＮＯ２－￣Ｎ积累情况 . １ 􀆰 １􀆰 ３分析方法试验中涉及的检测项目及分析方法参照 « 水和废水监测分析方法 » 第四版 [ １１￣１２ ] . ρ ＣＯＤＭｎ采用８２４１第８期刘旭等ＡＯＡ￣ＳＢＲ系统运行效能及高效聚磷菌的特性研究重铬酸钾法测定 ꎻ ρ ＮＨ４＋￣Ｎ采用纳氏试剂光度法测定 ꎻ ρ ＰＯ４３－￣Ｐ采用钼锑抗光度法测定 ꎻ ρ ＮＯ３－￣Ｎ采用酚二磺酸光度法测定 ꎻ ρ ＮＯ２－￣Ｎ采用Ｎ￣１￣萘基￣乙二胺光度法测定等 . １􀆰 ２聚磷菌的分离筛选１􀆰 ２􀆰 １培养基培养基配方 [ １３ ] ① ＣＨ３ＣＯＯＮａ３􀆰 ２３ｇ ∕ Ｌ、ＫＨ２ＰＯ４３５ｍｇ ∕ Ｌ、ＮＨ４Ｃｌ３０５􀆰 ５２ｍｇ ∕ Ｌ、ＭｇＳＯ４ 􀅰 ７Ｈ２Ｏ９１ 􀆰 ２６ｍｇ ∕ Ｌ、ＣａＣｌ２１９􀆰 ３９ｍｇ ∕ Ｌ、ＰＩＰＥＳｂｕｆｆｅｒ８􀆰 ５ｇ ∕ Ｌ、微量元素２ｍＬ ∕ Ｌ、ｐＨ７ 􀆰 ０ . ② 柠檬酸钠５ｇ ∕ Ｌ、ＫＮＯ３２ｇ ∕ Ｌ、Ｋ２ＨＰＯ４１ｇ ∕ Ｌ、ＫＨ２ＰＯ４１ｇ ∕ Ｌ、ＭｇＳＯ４ 􀅰 ７Ｈ２Ｏ０ 􀆰 ２ｇ ∕ Ｌ、ｐＨ７􀆰 ２ . 微量元素配方 [ １４ ] ＦｅＳＯ４ 􀅰 ７Ｈ２Ｏ５ｇ ∕ Ｌ、ＣｕＳＯ４ 􀅰 ５Ｈ２Ｏ１􀆰 ６ｇ ∕ Ｌ、ＭｎＣｌ２ 􀅰 ４Ｈ２Ｏ５ｇ ∕ Ｌ、ＮＨ４６Ｍｏ７Ｏ２４ 􀅰 ４Ｈ２Ｏ１􀆰 １ｇ ∕ Ｌ、Ｈ３ＢＯ３０􀆰 ０５ｇ ∕ Ｌ、ＣｏＣｌ２ 􀅰 ６Ｈ２Ｏ０􀆰 ０５ｇ ∕ Ｌ、ＫＩ０􀆰 ０１ｇ ∕ Ｌ、ｐＨ７ 􀆰 ０ . １􀆰 ２􀆰 ２聚磷菌的分离纯化试验中通过稀释涂布平板法分离菌株 ꎬ 通过四区划线法纯化菌株 [ １５ ] . 操作过程从稳定运行的ＳＢＲ反应器内取活性污泥１０ｍＬ ꎬ 加入装有９０ｍＬ无菌水及若干无菌玻璃珠的２５０ｍＬ锥形瓶内 ꎻ 于摇床中在３０ ℃ 、１６０ｒ ∕ ｍｉｎ下振荡培养２ｈ ꎻ 取污泥悬液１ｍＬ加入到装有９ｍＬ无菌水的试管内 ꎬ 摇匀得到１０－１梯度的污泥悬液 ꎻ 重复此操作 ꎬ 获得１０－７１０－２梯度的污泥悬液 ꎻ 在无菌条件下 ꎬ 取各梯度摇匀污泥悬液１００ μ Ｌ进行稀释涂布 ꎬ ３０ ℃ 下培养２ｄ ꎻ 在菌落分离较好的平板上挑取形态特征不同且可挑取的单菌落进行四区划线培养 ꎬ２ｄ后再次进行四区划线纯化培养 ꎻ 如此重复３４次 ꎬ 得到各菌株的纯菌落 . １􀆰 ２􀆰 ３高效聚磷菌的菌种鉴定聚磷菌单菌落的形态特征主要从培养基颜色、菌落颜色、黏稠度、边缘状态、透明度及隆起状态等方面进行总结 . 生理生化鉴定试验包括革兰氏染色试验、硝酸盐还原试验、氧化酶试验、接触酶试验、葡萄糖氧化发酵试验、Ｖ . Ｐ . 试验、明胶液化试验等 ꎬ 具体方法参见 « 常见细菌系统鉴定手册 » [ １６ ] 和 « 伯杰氏细菌鉴定手册 » [ １７ ] . １􀆰 ２􀆰 ４高效聚磷菌的１６ＳｒＤＮＡ序列测定与系统发育树分析采用哈尔滨睿博兴科生物技术有限公司细菌基因组提取试剂盒ＨａｉＧｅｎｅ ꎬ Ｂ０１３５进行各菌株基因组ＤＮＡ的提取 ꎬ 分别用正向引物２７Ｆ５ ′ ￣ＡＧＡＧＴＴＴＧＡＴＣＭＴＧＧＣＴＣＡＧ￣３ ′ 和反向引物１４９２Ｒ５ ′ ￣ＧＧＴＴＡＣＣＴＴＧ￣ＴＴＡＣＧＡＣＴＴ￣３ ′ 进行细菌１６ＳｒＤＮＡ序列的扩增 ꎬ 然后送到哈尔滨睿博兴科生物技术有限公司进行测序 ꎬ 将序列的拼接结果在ＧｅｎＢａｎｋ中进行Ｂｌａｓｔ对比 ꎬ 并采用ＭＥＧＡ７􀆰 ０构建系统发育进化树 . １ 􀆰 ３高效聚磷菌的生长及聚磷特性菌株生长聚磷曲线测定流程将待测菌株接种到含１００ｍＬ富磷培养基的２５０ｍＬ锥形瓶中 ꎬ 于３０ ℃ 、１６０ｒ ∕ ｍｉｎ的摇床内分别培养２４和４８ｈ ꎬ 得到试验所用的种子液 ꎻ 将种子液按接种至含１００ｍＬ高磷培养基的２５０ｍＬ锥形瓶内 ꎬ 接种量为１％ ꎻ 初始磷质量浓度为３５ｍｇ ∕ ＬＬＸＰ１ＬＸＰ２试验条件和２０ｍｇ ∕ ＬＬＸＰ３ＬＸＰ５试验条件 ꎬ 于３０ ℃ 、１６０ｒ ∕ ｍｉｎ的摇床内培养２４和４８ｈ ꎬ 每隔２ｈ取瓶内菌液测定其Ａ６００ｎｍ的值 ꎻ 同时将一定量的菌液在１００００ｒ ∕ ｍｉｎ下离心５ｍｉｎ后取上清液 ꎬ 经０􀆰 ２２ μ ｍ滤膜过滤得到滤液 ꎬ 检测滤液中 ρ ＰＯ４３－￣Ｐ ꎬ 每组试验均设置３个平行 . ２结果与讨论２ 􀆰 １ＡＯＡ￣ＳＢＲ反应器内各项水质指标去除情况试验过程中反应器共计运行２５ｄ ꎬ 经历２个驯化阶段 . 各项进出水水质指标的质量浓度变化情况及去除率如图２４所示 . 图２ＳＢＲ反应器ＣＯＤＭｎ、ＴＮ去除效果Ｆｉｇ . ２ＣＯＤＭｎａｎｄＴＮｒｅｍｏｖａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅＳＢＲｒｅａｃｔｏｒ由图２可见 ꎬ 反应器运行期间进水 ρ ＣＯＤＭｎ基本维持在４００７００ｍｇ ∕ Ｌ之间 ꎬ 后期维持稳定运行时出水 ρ ＣＯＤＭｎ基本维持在２０３０ｍｇ ∕ Ｌ之间 ꎻ 反应器运行期间进水 ρ ＴＮ较为稳定且在启动第二阶段时进水有明显提升 ꎬ 在反应器整个运行过程中 ꎬ 对二者维持着较强的去除能力 ꎬ 在反应器运行后期 ρ ＣＯＤＭｎ和 ρ ＴＮ的去除率均维持在９０％以上 . 由图３可见 ꎬ 进水 ρ ＮＨ４＋￣Ｎ分别达１５和３０ｍｇ ∕ Ｌ ꎬ 两个阶段运行后期的出水 ρ ＮＨ４＋￣Ｎ低于检出限 ꎬ 去除率最终为９５％以上 . 在反应器整个运行过９２４１环境科学研究第３２卷图３ＳＢＲ反应器ＮＨ４＋￣Ｎ去除效果及ＮＯ３－￣Ｎ、ＮＯ２－￣Ｎ的积累情况Ｆｉｇ . ３ＲｅｍｏｖａｌｏｆＮＨ４＋￣ＮａｎｄａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＮＯ３－￣ＮａｎｄＮＯ２－￣ＮｉｎｔｈｅＳＢＲｒｅａｃｔｏｒ程中 ꎬ 一直保持着较强的 ρ ＮＨ４＋￣Ｎ去除能力 ꎬ 并且出水中的 ρ ＮＯ３－￣Ｎ、 ρ ＮＯ２－￣Ｎ几乎无积累 . 由图４可见 ꎬ 进水 ρ ＰＯ４３－￣Ｐ最高约为７ｍｇ ∕ Ｌ左右 ꎬ 两个阶段运行后期的出水 ρ ＰＯ４３－￣Ｐ低于检出限 ꎬ 去除率为９５％以上 . 在反应器整个运行过程中 ꎬ 一直保持着较强的 ρ ＰＯ４３－￣Ｐ去除能力 . ２􀆰 ２ＳＢＲ反应器内高通量测序结果分析２􀆰 ２􀆰 １反应器内细菌群落丰富度及多样性利用上海美吉生物医药科技有限公司的高通量测序平台对反应器运行不同阶段的活性污泥进行测序 . 反应器内细菌群落结构的丰富度及多样性情况图４ＳＢＲ反应器ＰＯ４３－￣Ｐ去除效果Ｆｉｇ . ４ＲｅｍｏｖａｌｏｆＰＯ４３－￣ＰｉｎｔｈｅＳＢＲｒｅａｃｔｏｒ见表２ ꎬ 其中反映群落丰富度的为Ｓｏｂｓ指数、Ｃｈａｏ１指数和Ａｃｅ指数 ꎬ 反映群落多样性的为Ｓｈａｎｎｏｎ￣Ｗｉｅｎｅｒ指数、Ｓｉｍｐｓｏｎ指数和Ｃｏｖｅｒａｇｅ . 由表２可见Ｃｏｖｅｒａｇｅ值均在０􀆰 ９９以上 ꎬ 说明该试验中污泥样本的 α 多样性指数数值可以反映其中细菌的真实情况 ꎻ ３个污泥样品中的Ａｃｅ指数、Ｃｈａｏ１指数表现为ＬＸＰ１ＬＸＰ２ＬＸＰ

展开阅读全文

AOA-SBR系统运行效能及高效聚磷菌的特性研究.pdf

最新标签