異化硝酸鹽還原菌(DNRA)的環(huán)境分布及富集培養(yǎng)研究.pdf

1、當(dāng)前硝酸鹽廢水十分普遍，主要來源有城鎮(zhèn)生活污水，農(nóng)業(yè)廢水以及核工業(yè)核武器制造業(yè)、果膠、煤產(chǎn)品、肥料、金屬加工等工業(yè)廢水。硝酸鹽廢水的排放是引起水體富營養(yǎng)化的一個重要來源，對生態(tài)系統(tǒng)和人類危害巨大。這類廢水的生物處理是水污染治理的重要課題。傳統(tǒng)的異化硝酸鹽去除途徑反硝化和厭氧氨氧化將其轉(zhuǎn)化為氮氣，繼而排放到大氣環(huán)境中，而另一種途徑異化硝酸鹽還原為銨(DNRA)在硝酸鹽去除過程也起到不可忽略的作用，它將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為銨鹽，保留在水體中。因此，

2、探究DNRA和反硝化過程的競爭機制十分有必要。
　　本論文基于人工濕地和黃河口兩個典型不同的自然生境，調(diào)查DNRA菌和反硝化菌的競爭條件，DNRA菌的群落多樣性從而進行反應(yīng)器優(yōu)化富集培養(yǎng)。研究內(nèi)容主要有三方面:(1)調(diào)查新薛河人工濕地及黃河口DNRA菌、反硝化菌、厭氧氨氧化菌的分布情況，探究環(huán)境因子的相關(guān)影響;(2)優(yōu)化DNRA菌培養(yǎng)條件，在無紡布膜生物反應(yīng)器內(nèi)富集培養(yǎng)DNRA菌;(3)綜合比較濕地，黃河口與反應(yīng)器內(nèi)DNRA菌群落

3、組成。取得的主要成果如下:
　　(1)DNRA菌在自然水生生態(tài)系統(tǒng)普遍存在，不同生境不同采樣點其活性和豐度有都差異。一般情況下DNRA菌活性與豐度有正相關(guān)關(guān)系。并且DNRA菌喜歡高C/N比、硝酸鹽限制的中性偏堿的還原性環(huán)境。人工濕地底泥中DNRA菌的豐度，群落多樣性均高于黃河口，更加說明高有機碳環(huán)境更適宜DNRA菌生存，兩者相比人工濕地底泥更適宜作為富集DNRA菌的接種物。
　　(2)對比污水處理廠活性污泥，發(fā)現(xiàn)活性污泥更適

4、宜作為接種污泥，進而用無紡布膜生物反應(yīng)器優(yōu)化的富集DNRA菌條件:C/N比為10，溫度控制為23℃，pH約為7.1，COD與普通配水分開兩股連續(xù)進水，其中碳源COD為乙酸鈉，持續(xù)攪拌混合，充氮氣維持厭氧環(huán)境。液位控制器控制出水，最高液面開始出水，最低液面停止出水，從而控制水力停留時間(HRT)約為38h。在此條件下，137天成功富集培養(yǎng)DNRA菌，最后硝氮轉(zhuǎn)為氨氮效率為60.65％。最終DNRA菌功能基因nrfA的豐度達到3.02E7c

5、opies/ng DNA。
　　(3)批式實驗證明，反硝化和DNRA過程都是分步進行的，首先都是將硝態(tài)氮還原為亞硝態(tài)氮。批式環(huán)境無法實現(xiàn)硝酸鹽限制條件，反硝化活性遠遠大于DNRA，所以DNRA更適合在連續(xù)流環(huán)境中生存。
　　(4)反應(yīng)器中存在反硝化菌，鐵還原菌(FeRB)，硫酸鹽還原菌(SRB)，硫氧化菌(SOB)和發(fā)酵細菌五大功能類群，在這些微生物催化作用下碳氮硫循環(huán)互相影響促進，形成一個有機整體?；诠δ茴A(yù)測發(fā)現(xiàn)了大量亞

6、硝酸鹽還原酶（產(chǎn)銨方向）的存在，證明DNRA富集物形成。反應(yīng)器內(nèi)主要的DNRA菌包括鐵還原菌FeRB，一部分SRB和Thauera菌。
　　(5)在新薛河人工濕地，黃河入?？诤头磻?yīng)器污泥中，豐度最高的DNRA菌門類都是變形菌門Pro teobacteria，綠彎菌門Chloroflexi和疣微菌門Verrucomicrobia，其中Deltaproteobacteria是最重要的綱。然而主要的功能菌屬不同，濕地底泥中豐度最高的功能