外加磁場對模擬SBR處理系統(tǒng)微生物群落影響的研究.pdf

1、SBR反應系統(tǒng)的應用越來越普遍，為進一步提高其處理效率，本文提出在SBR反應體系再外加一個磁場來提高其運行性能。研究了不同磁場強度對SBR反應系統(tǒng)污染物降解效率的影響，采用MiSeq高通量測序技術解析了磁場條件下活性污泥微生物群落多樣性變化，并運用宏基因組測序技術深入解析活性污泥微生物群落及功能變化。主要研究結果如下：
　?。?）磁場的加入在一定程度上提高了SBR系統(tǒng)的運行性能，且在700GS磁場強度下效果最明顯。其中，外加磁場對

2、SBR反應系統(tǒng)中總氮去除效果的影響顯著，在700GS時脫氮率從無磁場的65.69％提高到85.98%。外加磁場顯著提高了污泥脫氫酶活性，因而也會對各種污染物的去除產生積極作用。通過對不同磁場強度下活性污泥微生物群落多樣性的比較發(fā)現(xiàn)，700GS磁場下活性污泥微生物豐度及多樣性最高。
　?。?）實驗 SBR反應器中的細菌域共鑒定出14個門，主要以變形菌門（25.3%~61.5%）、擬桿菌門（18.6%~46.2%）、放線菌門（5.3%

3、~47.2%）、酸桿菌門（0.4%~4.0%）為主。活性污泥中細菌群落結構變化與污水處理效率存在一定相關性，重要的脫氮細菌，如?-Proteobacteria的Rhodoblastus、Paracoccus，?-Proteobacteria的Alicycliphilus、Comamonas、Xenophilus、Acidovorax、Dechloromonas、Thauera，?-Proteobacteria的Desulfovibrio

4、，以及Planctomycetes門等，在中等磁場強度尤其是700GS時，豐度最高，與脫氮效率增加有內在的聯(lián)系。典型的PAOs如Acinetobacter、Pseudomonas、Propionicimonas等，在中等磁場條件下含量較高，與除磷率變化趨勢相同?；钚晕勰嘀形廴疚锝到饩颗c污染物去除率成正相關關系，外加磁場通過改變微生物群落結構影響污水處理效果。
　?。?）選取多樣性變化最顯著的700GS磁場條件下的活性污泥以及對

5、照組活性污泥進行宏基因組測序，共檢測到68個門類、1773個屬和3523個物種。其中，大多數(shù)屬于細菌域（95.93%~95.88%），古細菌域含量0.089%~0.154%，真核域含量在3.2155%~3.3800%，病毒含0.0158%~0.0169%。在700GS磁場下，可有效促進活性污泥宏基因組中MicrogenomatesFusobacteriaParcubacteria、Tenericutes、Chlamydiae、Chrys

6、iogenetes、Cyanobacteria、Planctomycete、Chordata、Microsporidia、Phaeophyceae、Glomeromycota、Blastocladiomycota、Euryarchaeota等門的生長，但會對部分門類產生抑制作用。通過分析兩種活性污泥宏基因組中細菌域25個優(yōu)勢屬豐度變化情況發(fā)現(xiàn)，700GS磁場可以有效促進活性污泥中 ThioalkalivibrioAzoarcusThau

7、eratao、Cellulomonas、Dermacoccus、Luteipulveratus、Arsenicicoccus、KocuriaMycobacterium、Propionibacterium、Streptomyces、Candidatus Saccharimonas等優(yōu)勢屬的增長。相反，也會在一定程度上抑制活性污泥中部分優(yōu)勢菌屬的生長。
　?。?）700GS磁場作用活性污泥并未改變宏基因組中主要KEGG功能基因的排序。

8、兩種活性污泥宏基因組中檢測到的KEGG的6大類功能相關基因含量以及Carbohydrate metabolism、Overview、Aminoacid metabolism、Energy metabolism、Signal transduction五個含量相對較高的子類功能基因含量排序均未變。
　?。?）系統(tǒng)的脫氮率，與活性污泥宏基因組中參與氮代謝的功能基因密切相關。700GS磁場可有效促進脫氮過程相關功能基因增長，從而提高污水處

9、理中氮的去除率。通過對活性污泥宏基因組中氮代謝相關的功能基因及其代謝通路的分析發(fā)現(xiàn)，反硝化相關功能基因占據(jù)優(yōu)勢地位。參與反硝化反應的nitrate reductase、nitrite reductase、nitric oxide reductase、nitrous-oxide reductase酶含量相關基因在700GS磁場下活性污泥宏基因組中含量高于未加磁場，參與硝化反應的ammonia monooxygenase、hydroxyla

10、minedehydrogenase，以及參與氨化反應的 nitrite reductas、ferredoxin-nitrite reductase、ferredoxin-nitrate reductase、hydroxylamine reductase相關基因含量在700GS磁場下受到不同程度的抑制作用。檢測到的700GS下活性污泥宏基因組厭氧氨氧化反應的hydrazine synthase、hydrazine dehydrogenas