ABR-MBR组合工艺反硝化除磷优化运行中的微生物种群分析

论文摘要

采用ABR-MBR组合工艺处理低C/N比生活污水,以揭示ABR-MBR组合工艺反硝化除磷过程中各功能性微生物种群演替规律。采用Miseq高通量测序技术考察了该工艺在不同运行阶段的微生物群落结构,揭示系统在不同运行参数条件下微生物群落特性与宏观效能之间的响应关系,从微生物多样性、种群丰度及优势菌群分布方面为系统效能的变化提供理论支撑,为反硝化除磷工艺应用于工程实践提供理论依据,为开发新型的脱氮除磷工艺提供技术支持。主要研究内容及结论如下:（1）ABR-MBR组合工艺在不同的工况下均具有良好的稳定性。在HRT为12h、9h、6h及当ABR的进水容积负荷由1.02 kg·（m3·d）-1提升至2.55 kg·（m3·d）-1时,该工艺对COD以及氮磷都存在有效稳定的去除效果;此外,在系统运行期间,系统中微生物种群的多样性与丰富度都保持在较高的水平上,功能性微生物在系统中也具有一定的稳定性,因此系统中微生物种群的多样性和功能微生物的结构稳定性为ABR-MBR工艺的稳定运行和高效处理提供了保证。（2）ABR-MBR工艺能在低C/N比条件下成功启动。控制温度为（30±2）℃,pH为7.17.4,保持MBR反应器DO在12mg·L-1,硝化液回流比逐步从150%提升至300%可促进反硝化除磷菌大量富集,促进系统的启动和稳定运行;系统在运行过程中始终保持较高的微生物多样性;优势微生物种群均以变形菌门（Proteobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）为主,最大丰度分别为55.13%和7.76%,且变形菌门功能性微生物主要集中在γ-变形菌纲（Gamaproteobacteria）;功能性除磷菌属主要为气单胞菌属（Aeromonas）,假单胞菌属（Pseudomonas）和黄杆菌属（Flavobacterium）;其中在逐步提升硝化液回流比过程中气单胞菌属（Aeromonas）被大量富集,其在γ-变形菌纲（Gamaproteobacteria）的相对丰度由5.30%上升至41.49%并在系统后续运行中维持主导地位。因此系统除磷效果与功能性除磷微生物相对丰度的变化密切相关。系统中微生物种群的多样性和功能微生物的结构稳定性为ABR-MBR工艺的稳定运行和高效处理提供了保证。（3）ABR-MBR工艺在不同HRT条件下ABR能高效的实现反硝化除磷。在控制进水COD浓度约为380 mg·L-1,缩短MBR反应器的DO为0.51.0 mg·L-1,改变ABR的HRT为12h、9h、6h,可发现当HRT为6h时系统效能有所下降,系统能微生物多样性也呈现降低趋势。此外,当HRT为9h时,系统运行效果最稳定,对TP和TN的平均去除率分别为94.87%和73.15%;系统中的红环菌目与鞘脂杆菌目（Sphingobacteriales）细菌为系统优势功能性细菌,并且红环菌目下的Denitratisoma、Dechloromonas与索氏菌属（Thauera）这三种微生物在β-变形菌纲中的总比例达到了71.51%,表明系统的效能与系统内部功能性优势微生物的丰度、种类与活性息息相关。（4）ABR-MBR工艺在不同进水容积负荷条件下MBR能稳定的实现短程硝化。恢复系统的HRT至9h,保持MBR反应器中的DO在0.51mg·L-1,当ABR的进水容积负荷由1.02 kg·（m3·d）-1提升至2.55 kg·（m3·d）-1时,可以大量富集氨氧化菌（AOB）以实现短程硝化。在MBR短程硝化系统中,优势微生物为亚硝化单胞菌属（Nitrosomonas）,当进水容积负荷逐渐提高时,系统中的亚硝化单胞菌属（Nitrosomonas）的相对丰度也由1.02%上升至22.87%,同时系统的亚硝酸盐积累率（NAR）也逐渐上升并最终稳定在60%以上。结果表明AOB的大幅度增长促进了系统短程硝化的实现。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 蒋志云

导师: 沈耀良,刘文如,陈长林

关键词: 高通量测序,反硝化聚磷菌,短程硝化,氨氧化菌

来源: 苏州科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

单位: 苏州科技大学

分类号: X799.3;X172

总页数: 69

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