SUFR系統(tǒng)中微生物多樣性及穩(wěn)定性的試驗(yàn)研究.pdf

1、螺旋升流反應(yīng)器(Spiral Up-Flow Reactor, SUFR)是一種新型污水處理反應(yīng)系統(tǒng),系統(tǒng)中的螺旋推流流態(tài)能提高基質(zhì)的濃度梯度,為多種微生物提供了相對(duì)固定的生態(tài)位,其間以傳統(tǒng)純培養(yǎng)法尚不能培養(yǎng)和鑒定的部分微生物對(duì)系統(tǒng)處理效果起著重要作用。論文通過(guò)對(duì)SUFR系統(tǒng)污水微生物培養(yǎng)的深入研究,首次系統(tǒng)和完整地分析了污水及SUFR系統(tǒng)中微生物低可培養(yǎng)性和復(fù)蘇障礙,創(chuàng)立了一種促進(jìn)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(shù)及分子生物學(xué)手段,在全面分離、純化和鑒定微生物種群的基礎(chǔ)上,著重對(duì)SUFR系統(tǒng)中微生物的多樣性、穩(wěn)定性進(jìn)行了深入研究。通過(guò)對(duì)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(jiàn)報(bào)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(chǔ)上,論文同時(shí)對(duì)SUFR系統(tǒng)微生物的種群動(dòng)態(tài)、生態(tài)因子影響、穩(wěn)態(tài)分析等進(jìn)行了探索,分析了SU

3、FR系統(tǒng)在DO、pH值、低溫(5～20℃)等生態(tài)因子影響下運(yùn)行時(shí)的種群動(dòng)態(tài),獲得SUFR系統(tǒng)部分種群得特征和動(dòng)態(tài)資料,驗(yàn)證了部分假說(shuō),為完善和完整解讀SUFR系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)。論文的主要研究的內(nèi)容及成果如下:創(chuàng)立近自然純培養(yǎng)法,從SUFR系統(tǒng)中共分離到細(xì)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(duì)系統(tǒng)中微生物群落采樣研究發(fā)現(xiàn),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(lái)。在純培養(yǎng)的環(huán)境中,微生物共同協(xié)作的自然生存方式崩潰、長(zhǎng)期高度自然適應(yīng)性與純培養(yǎng)猝然營(yíng)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(tǒng)微生物可培養(yǎng)性低的主要原因。采用染色方法對(duì)聚磷菌進(jìn)行了聚合物(PHB和Poly-P)聚積情況研究,并作為聚磷菌鑒別實(shí)驗(yàn)的定性依據(jù)之一。與吸/釋放磷酸鹽實(shí)驗(yàn)結(jié)合,判定了12,22,23,29,44,48號(hào)等菌株具有聚磷菌特征。對(duì)聚磷細(xì)菌進(jìn)行吸/釋磷

5、實(shí)驗(yàn)時(shí),利用乙酸鹽作碳源比葡萄糖試驗(yàn)效果更佳。不同DO對(duì)SUFR系統(tǒng)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(qiáng),多為異養(yǎng)發(fā)酵細(xì)菌類型。但指紋圖譜卻表現(xiàn)出DO相似性較高,這說(shuō)明DO主要影響細(xì)菌的生理活性,很多細(xì)菌是處于活的但不能在實(shí)驗(yàn)室鑒定和培養(yǎng)狀態(tài)。入水pH值對(duì)SUFR反應(yīng)器的菌群結(jié)構(gòu)有較大影響,特別是對(duì)PAOs/GAOs比的影響較大。低溫的沖擊會(huì)影響到菌群結(jié)構(gòu),聚類分析表明低溫沖擊后優(yōu)勢(shì)菌群變得單一,但仍維持了

6、系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行;在溫度回升后,反應(yīng)器中優(yōu)勢(shì)菌群得到迅速恢復(fù),同時(shí)增強(qiáng)了系統(tǒng)功能。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)并證實(shí),SUFR系統(tǒng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行,系統(tǒng)中具有豐富的微生物多樣性,優(yōu)勢(shì)菌群穩(wěn)定,有較明顯的反硝化除磷現(xiàn)象,部分解決反硝化細(xì)菌與聚磷菌對(duì)碳源競(jìng)爭(zhēng)的矛盾,為該系統(tǒng)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?chē)?guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于理想流態(tài)的城市污水生物處理反應(yīng)技術(shù)研究”(50378095)和重慶大學(xué)骨干教師基金(No.716411045)的資