不同工藝條件下硫酸鹽還原反應器微生物群落動態(tài)分析.pdf

1、利用兩相厭氧生物處理工藝的產(chǎn)酸相反應器處理高濃度硫酸鹽有機廢水是一條去除硫酸鹽的有效途徑。在產(chǎn)酸相反應器中，產(chǎn)酸發(fā)酵細菌(FAB)與硫酸鹽還原菌(SRB)可以形成協(xié)同代謝關系，獲得較高的硫酸鹽去除率。本質(zhì)上，產(chǎn)酸-硫酸鹽還原反應器是一個人工創(chuàng)建的微生物生態(tài)系統(tǒng)，對其微生物生態(tài)學規(guī)律的認識程度直接影響到硫酸鹽廢水的處理水平與能力，基于遺傳指紋圖譜技術的分子診斷方法為認識工藝系統(tǒng)中的微生物群落動態(tài)提供了可能。本研究探討了堿度和硝酸鹽對硫酸鹽

2、還原反應器運行效果的影響，利用單鏈構象多態(tài)(SSCP)技術分析了堿度和硝酸鹽影響下的微生物群落動態(tài)。同時，針對完全氧化型硫酸鹽還原過程，探討了碳源對反應器運行效果及對微生物群落動態(tài)的影響。
　　采用“不調(diào)整堿度－調(diào)整堿度”交替方式考察堿度對硫酸鹽還原反應器運行效果及微生物群落動態(tài)的影響時，以葡萄糖為碳源，碳硫比為2:1，第一階段不調(diào)整進水堿度條件下啟動反應器，運行17天，硫酸鹽去除效果由40％下降到30％。第二階段將進水堿度調(diào)整到

3、1300～1500mg/L，運行13天，硫酸鹽去除效果穩(wěn)定升高，超過60％。第三階段不調(diào)整進水堿度，運行10天，硫酸鹽去除效果降低到45％。第四階段將進水堿度調(diào)整到1300～1500mg/L，運行15天，硫酸鹽去除率恢復到60％。交替調(diào)整堿度的試驗結果表明，進水堿度控制在1300～1500mg/L時，硫酸鹽還原反應器能夠穩(wěn)定運行；不調(diào)整進水堿度，反應器在低堿度狀態(tài)下長期運行會導致崩潰。采用SSCP技術分析調(diào)整堿度過程中微生物的群落動態(tài)，

4、結果表明，進水堿度為1300～1500mg/L時反應器穩(wěn)定期頂級群落由Raoultella、Kluyvera、Dysgonomonas、Quinella和Citrobacter等屬組成。其中Dysgonomonas、Quinella、Citrobacter是常駐種群，堿度的調(diào)整對其影響較小。Bacteroides是在第一階段不控制堿度時優(yōu)勢的FAB，在第二階段提高堿度后被淘汰，Raoultella和Kluyvera是第二階段隨著堿度的提

5、高的次生種群，其中Raoultella與硫酸鹽還原過程直接相關。Desulfomicrobium在低堿度時發(fā)揮硫酸鹽還原作用，提高堿度時Desulforegula是優(yōu)勢的SRB。
　　向穩(wěn)定運行的硫酸鹽還原反應器中投加硝酸鹽，探討硝酸鹽對硫酸鹽還原過程以及微生物群落動態(tài)的影響，以乳酸為碳源，碳硫比為2:1時，反應器運行21天達到穩(wěn)定，去除率達到90％。進水加入硝酸鹽后，硝酸鹽的去除率一直接近100％，而硫酸鹽去除率逐漸下降至54％

6、。向穩(wěn)定運行的硫酸鹽還原反應器中投加硝酸鹽的試驗結果表明，硝酸鹽對硫酸鹽還原過程產(chǎn)生抑制。采用SSCP和PCR技術分析微生物群落動態(tài)發(fā)現(xiàn)，啟動反應器達到穩(wěn)定時頂級群落中SRB占主要優(yōu)勢，由Desulfobulbus、Desulfomicrobium和Desulfovibrio構成，F(xiàn)AB中只有Clostridium。加入硝酸鹽后群落中優(yōu)勢種群的生物量減少，PCR檢測SRB減少而反硝化細菌得到富集。SSCP圖譜中更多無法分析的模糊條帶出現(xiàn)

7、。但硝酸鹽對SRB沒有毒性，它可以促進反硝化細菌的生長，反硝化細菌與SRB存在著底物競爭關系，進而使硫酸鹽去除率降低。
　　為研究碳源對完全氧化型硫酸鹽還原過程以及微生物群落動態(tài)的影響，第一階段以乙醇－乙酸為碳源啟動反應器，約經(jīng)35d的運行，硫酸鹽去除率達到80%，第二階段單獨以乙酸為碳源運行15天，硫酸鹽去除率下降到20％，第三階段恢復以乙醇－乙酸為碳源繼續(xù)運行10天，硫酸鹽去除率恢復到80％。采用SSCP和PCR技術分析微生物

8、群落變化發(fā)現(xiàn)，第一階段啟動前期群落結構變化較為明顯，后期變化不大，以DesulfomicrobiumDesulfococcus,Aminomonas,Anaerolinea等屬菌株為優(yōu)勢；當與Acetivibrio屬相似性較大的條帶出現(xiàn)后，硫酸鹽去除率開始快速上升。第二階段以乙酸為碳源，Desulfomicrobium條帶明顯加強，其它條帶有所減弱，雖然此時硫酸鹽去除率僅為32%，但仍能夠說明Desulfomicrobium屬在氧化乙酸