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不同有机负荷条件下活性污泥微生物群落结构的演替分析

于凤庆  
【摘要】:有机物-污泥负荷又称作负荷率(NS),是影响活性污泥性质和污水处理效果的重要因素。本实验以序批式反应器(SBR)活性污泥为研究对象,通过调整进水有机物浓度、污泥浓度和水力停留时间使反应器在不同的NS条件运行,考察NS为0.02~0.03、0.10~0.23、0.37~0.48、0.55~0.73、1.08~1.38、1.45~1.84、1.91~2.56kgCOD·(kgMLSS·d)~(-1)条件下COD、氨氮、TN的去除效果和微生物种群结构的演替情况。 研究表明不同的NS条件下微生物对污染物的去除是有差异的,COD的去除效率在NS为0.55~0.73kgCOD·(kgMLSS·d)~(-1)时最高,其去除率在90%以上,但是随着负荷的提高,去除率不断下降;氨氮的去除率受NS影响明显,变化幅度较大,NS在0.02~0.73kgCOD·(kgMLSS·d)~(-1)这一范围内出水氨氮基本在0.5mg·L~(-1)以下,但NS超过1.08kgCOD·(kgMLSS·d)~(-1)后氨氮的去除率急剧降低; NS介于0.37~0.73kgCOD·(kgMLSS·d)~(-1)之间时TN去除效果最好,去除率在60%以上。本实验研究发现NS为0.55~0.73kgCOD·(kgMLSS·d)~(-1)时污染物的总体去除效果最佳。 微生物多样性和种群结构的变化也表现出一定的规律性。总细菌的凝胶电泳图谱表明NS:0.02~0.03kgCOD·(kgMLSS·d)~(-1)时微生物的种类最少,随着NS的提高微生物种类逐渐增多。NS为1.46~1.84kgCOD·(kgMLSS·d)~(-1)时活性污泥系统中微生物种类最多,但进一步提高NS多样性指数(H)反而有下降的趋势;氨氧化菌的电泳图谱与总细菌的电泳图谱的变化情况截然相反,当负荷率NS在0.02~0.03kgCOD·(kgMLSS·d)~(-1)时氨氧化菌的种类最多且优势菌最明显,当NS提高到1.08~1.38kgCOD·(kgMLSS·d)~(-1)时,氨氧化菌受到严重抑制多样性指数大幅下降,一些菌种迅速从系统中消失。菌群聚类归属分析将不同NS条件下的微生物分为三个族群这基本与反应器运行过程相对应。总细菌条带测序结果显示大部分细菌为来源于市政污水中的未经培养菌种(Uncultured bacterium),另外兼性厌氧菌Gamma proteobacterium和Enterobacteriaceae一直保持着稳定的优势菌种地位,兼性厌氧菌在间歇运行的SBR系统中对污染物的去除发挥了重要作用。 应用实时定量PCR技术对NS为0.02~0.03kgCOD·(kgMLSS·d)~(-1)阶段内的总细菌及反硝化细菌进行定量分析,在极低的NS条件下,总细菌和反硝化细菌数量都大幅下降,在不投加外加碳源的情况下脱氮效果随污泥浓度降低而减弱。


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