受銅抑制的活性污泥硝化菌群結(jié)構(gòu)演變及功能特征研究.pdf

1、活性污泥法是目前世界上普遍采用的廢水生物處理方法之一，然而由于活性污泥中微生物組成非常復(fù)雜，從分子生物學(xué)角度研究活性污泥系統(tǒng)凈水功能與微生物菌群結(jié)構(gòu)變化之間關(guān)系的報(bào)道還較少。本文研究了序批式反應(yīng)器（SBR）和缺氧/好氧（A/O）反應(yīng)器內(nèi)活性污泥系統(tǒng)中Cu的分布特點(diǎn)和Cu毒性沖擊對(duì)生物硝化功能的影響，利用Illumina測(cè)序和q-PCR等技術(shù)研究了全細(xì)菌和硝化菌菌群結(jié)構(gòu)以及硝化功能基因的動(dòng)態(tài)變化。定量分析了硝化功能基因的轉(zhuǎn)錄與硝化菌生理代

2、謝的關(guān)系。研究了污泥旁路回流技術(shù)強(qiáng)化 A/O工藝脫氮及改善污泥特性的效果和微生物特征。
　　通過(guò)靜態(tài)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞內(nèi)部的Cu對(duì)硝化菌呼吸速率的抑制符合飽和型生物毒性模型。SBR間歇式Cu濃度梯度投加試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：氨氧化功能基因（amoA）和亞硝酸鹽氧化功能基因（nxrB）對(duì)Cu的毒性非常敏感，并且分別與氨氧化呼吸速率和亞硝酸鹽氮呼吸速率正相關(guān)。主成分回歸模型模擬結(jié)果顯示細(xì)胞內(nèi)部的Cu是抑制硝化菌活性的主要因素。Illumina測(cè)序

3、結(jié)果顯示，當(dāng)Cu的生物量濃度達(dá)到13.0 mgCu/g·MLVSS時(shí)，SBR中微生物的多樣性都被降低，菌群結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變化。Zoogloea，Thauera和Dechloromonas是SBR中對(duì)Cu耐受性最高的屬，且均屬于β-proteobacteria綱下的Rhodocyclaceae目。門(mén)分類下的未知菌群（Unclassified）隨著Cu濃度的增加而急劇增加。本地建立的硝化菌16S rRNA數(shù)據(jù)庫(kù)有效提高了硝化菌的分辨率，并發(fā)現(xiàn)

4、 Nitrosomonas和 Nitrospira分別是SBR中主要的氨氧化細(xì)菌（AOB）和亞硝酸鹽氧化細(xì)菌（NOB）。
　　A/O反應(yīng)器的Cu連續(xù)投加試驗(yàn)結(jié)果表明amoA、反硝化功能基因nirS、napA和nosZ基因的轉(zhuǎn)錄水平在生物硝化受抑制及恢復(fù)過(guò)程中均是先增加后減小，而nxrB和反硝化功能基因nirK基因轉(zhuǎn)錄水平持續(xù)降低。各種微生物在Cu毒性條件下的變化規(guī)律與SBR試驗(yàn)不同。相比于沒(méi)有Cu投加的情況，當(dāng)總Cu濃度為16.5