A/O序批式反应器污泥颗粒化过程 中的微生物种群动态外文翻译资料

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A/O序批式反应器污泥颗粒化过程

中的微生物种群动态

何秋来^a 俊舟^a 洪宇望^a 景张^a 李威^b
(a土木工程 武汉大学 中国武汉 430072 b 城市水资源与环境 哈尔滨工业大学国家重点实验室 中国哈尔滨 150090)

摘要 利用高通量测定方法研究反硝化除磷颗粒污泥的形成过程中细菌种群的进化。研究表明，从厌氧/好氧/缺氧（A／O／A）序批式反应器中得到的结构紧凑的成熟颗粒污泥的有机负荷低至0.3kg COD/(m3 d)。据观察杆状菌覆盖在颗粒外表面。此外，在同步脱氮整个运行期间可分别达到可靠的COD和磷的去除效率。焦磷酸测序分析表明MiSeq颗粒化过程中的微生物多样性和丰富度急剧增加，在颗粒化形成后他们都保持稳定。一些微生物似乎有助于颗粒污泥的形成，一些则被鉴定为构建生物反应器的重要功能菌群。
关键词 颗粒污泥 反硝化除磷 A/O/A 微生物种群 Miseq测序

1 介绍
随着工业化和城市化进程的加快，水体富营养化已成为污水处理领域面临的全球性挑战 (Bassin et al., 2012)。多项研究发现，富氮废水尤其是磷的过量排放是造成水体富营养化的主要原因(de Kreuk et al., 2005a)。因此全世界都制定了严格的废水排放法规对氮和磷的浓度限制。生物污水处理技术因其具有成本效益和环境友好的优点，已广泛应用于脱氮除磷中（chen et al,2009）.反硝化除磷技术是同步脱氮除磷的新方法.在这个过程中，反硝化聚磷菌(DNPAOs)在厌氧条件下吸收挥发性脂肪酸(VFAs)并将他们贮存为聚羟基烷酸(PHAs)。有趣的是，磷的吸收是在缺氧条件下，利用硝酸盐（NO3 - N）或亚硝酸盐（NO2 N）作为电子受体，而不是氧气作为电子受体。因此，同步脱氮除磷工艺是利用相同的碳源进行的(Kishida et al., 2006)。反硝化除磷技术与常规工艺相比可节约40%的能源以及减少20–30%污泥产率(Wang et al., 2012)。好氧颗粒污泥由于具有沉降速度快、微生物数量多、结构紧凑、结构紧凑等优点而得到了广泛的研究。此外，通过颗粒污泥的硝化、反硝化以及吸磷达到有效的脱氮除磷(de Kreuk et al., 2005a; Wang et al., 2014)。因此，好氧颗粒污泥在高效、先进、紧凑的废水处理系统建设在具有潜在的作用。一些研究者试图将好氧颗粒污泥与反硝化除磷技术联系起来，以此来丰富颗粒污泥中的反硝化聚磷菌 (Kishida et al., 2006; Zhang et al., 2011b)。在反硝化除磷颗粒污泥系统中，DNPAOs 的采用可以减轻对碳源的竞争。反过来，颗粒污泥的层状结构可以为DNPAOs的富集培养提供优越的环境。因此，这种高效创新的技术结合了反硝化除磷和颗粒污泥的优点 (Kishida et al., 2006)。

尽管对反硝化除磷、好氧颗粒污泥以及同步脱氮除磷的反硝化颗粒污泥工艺已经进行了大量研究，但是对好氧颗粒污泥反硝化除磷过程中的微生物群落的变化以及生物颗粒反应器内功能菌群的鉴定却少有研究。因此，本研究的主要是实现颗粒污泥对综合废水同步脱氮除磷的目的，此外，通过高通量测序对好氧颗粒化过程中细菌种群形态进行探讨。


2 材料与方法
2.1 设备与操作
玻璃反应器内径为120mm,高度为800mm（图1），给予有效体积为7 L和高度与直径之比（H / D）的5.2，且在每个周期在50%的换手率开始时将3.5L的合成废水注入反应器。空气是由一个细气泡曝气器从反应器的底部以2.5L/min的恒定气流速率注入，在好氧阶段溶解氧（DO）浓度控制在5mg/L。在整个厌氧、有氧和缺氧阶段均设置机械搅拌器搅拌速度为250转。该反应器出水温度保持在25plusmn;3 LC。该反应器运行周期为8h，而具体每一步的时间变化都是根据沉降器内污泥的反应性能，一般包括5分钟的喂养，180分钟的厌氧阶段，180–150分钟的有氧阶段，90–138分钟的缺氧阶段，20–2 min沉降时间以及5分钟的污水排放时间（如表一所示）。从沙湖污水处理厂（WTTP）取得的活性污泥与悬浮固体浓度为2752mg/L的初始悬浮固体混合接种启动SBR反应器。主要是醋酸钠合成废水的城市污水水质的特点是低化学需氧量。进水水质如下：COD150mg、氨氮5mg、TP6mg、 Ca² 10mg、Mg² 10mg和1mL指示剂(资料编号：[141371]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word