SUFR系統中微生物多樣性及穩(wěn)定性的試驗研究.pdf

1、螺旋升流反應器(Spiral Up-Flow Reactor, SUFR)是一種新型污水處理反應系統,系統中的螺旋推流流態(tài)能提高基質的濃度梯度,為多種微生物提供了相對固定的生態(tài)位,其間以傳統純培養(yǎng)法尚不能培養(yǎng)和鑒定的部分微生物對系統處理效果起著重要作用。論文通過對SUFR系統污水微生物培養(yǎng)的深入研究,首次系統和完整地分析了污水及SUFR系統中微生物低可培養(yǎng)性和復蘇障礙,創(chuàng)立了一種促進污水微生物培養(yǎng)的新方法—“近自然純培養(yǎng)法”(發(fā)明專利Z

2、L200410037037.8)。利用微生物技術及分子生物學手段,在全面分離、純化和鑒定微生物種群的基礎上,著重對SUFR系統中微生物的多樣性、穩(wěn)定性進行了深入研究。通過對聚磷菌染色和吸/釋磷鹽分析,尋找到部分PAOs和非PAOs菌群,獲得了目前尚未見報道的聚磷菌新種屬,并用16SrRNA法初步鑒定為一株Tsukamurella spp.。在此基礎上,論文同時對SUFR系統微生物的種群動態(tài)、生態(tài)因子影響、穩(wěn)態(tài)分析等進行了探索,分析了SU

3、FR系統在DO、pH值、低溫(5～20℃)等生態(tài)因子影響下運行時的種群動態(tài),獲得SUFR系統部分種群得特征和動態(tài)資料,驗證了部分假說,為完善和完整解讀SUFR系統提供了基礎。論文的主要研究的內容及成果如下:創(chuàng)立近自然純培養(yǎng)法,從SUFR系統中共分離到細菌34種,初步鑒定和研究了21種。采用16S rRNA法獲得了主要PAOs種群的基因序列,最終鑒定為微桿菌屬、芽孢桿菌屬、家村氏菌屬等。對系統中微生物群落采樣研究發(fā)現,其中約20％的微生物

4、可用常規(guī)純培養(yǎng)方法培養(yǎng)出來。在純培養(yǎng)的環(huán)境中,微生物共同協作的自然生存方式崩潰、長期高度自然適應性與純培養(yǎng)猝然營養(yǎng)變化的沖突、種群依賴性與隔絕式純培養(yǎng)的沖突和生態(tài)位急劇變化的沖突等是SUFR系統微生物可培養(yǎng)性低的主要原因。采用染色方法對聚磷菌進行了聚合物(PHB和Poly-P)聚積情況研究,并作為聚磷菌鑒別實驗的定性依據之一。與吸/釋放磷酸鹽實驗結合,判定了12,22,23,29,44,48號等菌株具有聚磷菌特征。對聚磷細菌進行吸/釋磷

5、實驗時,利用乙酸鹽作碳源比葡萄糖試驗效果更佳。不同DO對SUFR系統中微生物分布有較大影響,分離到微生物種群以厭氧帶微生物可培養(yǎng)性最強,多為異養(yǎng)發(fā)酵細菌類型。但指紋圖譜卻表現出DO相似性較高,這說明DO主要影響細菌的生理活性,很多細菌是處于活的但不能在實驗室鑒定和培養(yǎng)狀態(tài)。入水pH值對SUFR反應器的菌群結構有較大影響,特別是對PAOs/GAOs比的影響較大。低溫的沖擊會影響到菌群結構,聚類分析表明低溫沖擊后優(yōu)勢菌群變得單一,但仍維持了

6、系統的穩(wěn)定運行;在溫度回升后,反應器中優(yōu)勢菌群得到迅速恢復,同時增強了系統功能。試驗發(fā)現并證實,SUFR系統經過長時間穩(wěn)定運行,系統中具有豐富的微生物多樣性,優(yōu)勢菌群穩(wěn)定,有較明顯的反硝化除磷現象,部分解決反硝化細菌與聚磷菌對碳源競爭的矛盾,為該系統優(yōu)良的除磷脫氮性能和生態(tài)穩(wěn)定性提供了保證。本研究受國家自然科學基金項目“基于理想流態(tài)的城市污水生物處理反應技術研究”(50378095)和重慶大學骨干教師基金(No.716411045)的資