中DO條件SBR畜禽廢水系統(tǒng)中亞硝化細(xì)菌群落多樣性研究.pdf

1、本研究在初設(shè)了各種不同DO條件的SBR水處理系統(tǒng)中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)DO為3.0mg/L(中溶解氧)時，系統(tǒng)的脫氮效果最好并實現(xiàn)了SHARON(短程硝化反硝化)工藝。因此，以該條件下的好氧活性污泥為研究對象，克服其含激素，病原菌，獸藥，重金屬等多種抑制物的特點(diǎn)，提取污泥總DNA，利用分子生物學(xué)方法，通過對亞硝化細(xì)菌目的基因片斷PCR擴(kuò)增，產(chǎn)物克隆等方法，旨在了解該畜禽廢水處理系統(tǒng)中亞硝化細(xì)菌的群落多樣性，從而將脫氮過程中亞硝態(tài)氮的積累與作用亞硝化

2、菌組成結(jié)合起來，為廢水處理系統(tǒng)中菌種的鑒定和結(jié)構(gòu)的了解提供了一定依據(jù)。實驗結(jié)果表明： (1)在保持F/M、C/N、pH、MLSS以及溫度恒定的情況下，SBR系統(tǒng)短程工藝中，DO濃度與“三氮”濃度的變化有良好的相關(guān)性，DO越低，氨氮的去除率越低，亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮基本沒有出現(xiàn)積累。當(dāng)DO為3.0mg/L時，亞硝基氮積累率達(dá)到94.9％，遠(yuǎn)大于硝態(tài)氮的積累，實現(xiàn)了短程硝化反硝化過程，出水中氨氮幾乎為0。 (2)除低溶解氧(0.

3、5mg/L，1.0mg/L)條件以外，COD的去除率基本保持在95％左右，說明有機(jī)物的去除在一定程度上與溶解氧呈正相關(guān)，在短程硝化反硝化工藝中采用曝氣量(≥3.0mg/L)可以縮短COD降解的時間。 (3)通過“蛋白酶K+CTAB+SDS”法提取污泥總DNA，并結(jié)合凍融處理和玻璃珠研磨震蕩法進(jìn)行比較，結(jié)果表明：采取搖床加反復(fù)凍融效果最好，DNA純度最高(OD260/OD280大于1.80)，并且通過PCR擴(kuò)增，得到了目的基因，說

4、明該DNA提取方法可以不經(jīng)純化和任何特殊處理而直接進(jìn)行分子生物學(xué)下游操作，是一種簡便，高效的提取方法。 (4)利用正交設(shè)計，從模板濃度，Mg2+濃度，dNTP濃度以及引物濃度4個因素對PCR反應(yīng)體系進(jìn)行優(yōu)化分析，并確定最適退火溫度。結(jié)果表明：在PCR反應(yīng)25μL體系中最佳反應(yīng)組合為：模板DNA0.32μg，dNTP200μmol/L，Mg2+1.5mmol/L，引物1.0μmol/L，TaqDNA聚合酶0.2U，最適退火溫度則為

5、52℃。 (5)通過PCR產(chǎn)物回收純化，TA克隆，在進(jìn)行了RFLP分型以后，將克隆子進(jìn)行測序，通過序列同源性比較表明：在DO=3.0mg，L條件下SBR畜禽廢水處理系統(tǒng)中，主要存在歐洲亞硝化單胞菌、亞硝化螺菌和亞硝化球菌三大類亞硝化細(xì)菌，其中起主要作用的是多型亞硝化螺菌(Nitrosospiramultiformis)和歐洲亞硝化單胞菌(Nitrosomomaseuropaea)。 (6)考察低DO(0.5mg/L)條件

6、下的亞硝化細(xì)菌組成，將隨機(jī)挑選的陽性克隆子測序后發(fā)現(xiàn)，該條件下亞硝化細(xì)菌僅有亞硝化單胞菌一種。同時在本試驗SHARON工藝中得出DO=3.0mg/L時亞硝態(tài)氮的積累量為DO=0.5mg/L時的16.4倍，這說明在廢水處理系統(tǒng)中，亞硝化細(xì)菌群落的多樣性是保證高脫氮率的重要原因。 (7)在中溫(30℃～32℃)畜禽廢水SBR好氧污泥中，多種亞硝化細(xì)菌共同發(fā)揮了作用，其中的亞硝化螺菌屬，不僅與標(biāo)準(zhǔn)菌株同源性高達(dá)97.4％，而且其頻度也