90立方米天地埋式生活污水处理装置《资讯》

90立方米/天地埋式生活污水处理装置

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变化明显的优势条带经过切胶回收、扩增、再回收、纯化、克隆转化后进行序列的测定, 并对测序结果进行Blast比较鉴定, 寻找与序列相似性最高的已知分类地位的菌株, 结果见表 2和表 3.对上述条带采用MEGA软件, Neighbor-joining法构建系统发育树,

从表 2和图 4可以看出, 条带8和10对应的菌株分别与Nitrosomonas sp. Nm47和Candidatus Nitrospira defluvii最相似. Nitrosomonas sp. Nm47和Candidatus Nitrospira defluvii分别是废水生物处理系统中重要的氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌.因此, Nitrosomonas sp. Nm47和Candidatus Nitrospira defluvii是硝化滤池中主要的硝化细菌.当气水比从6 :1降低到4 :1后, 代表这两种微生物菌属的条带没有发生明显的变化, 说明气水比在一定范围内的降低不会对硝化细菌的组成和数量造成显著的影响.相应地, 当气水比从6 :1降低到4 :1后, 硝化滤池硝化效果变化不大, 始终保持较高的氨氮去除率(图 2).但是当气水比从4 :1进一步降低到2 :1后, 代表这两种微生物菌属的条带信号亮度出现了明显的降低, 说明氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的数量出现了明显的下降.相应地, 当气水比从4 :1降低到2 :1后, 硝化作用受到明显的抑制, 氨氮去除率明显下降(图 2).造成这种现象的原因可能在于, 硝化滤池在低溶解氧条件下, 缺氧环境可能在生物膜中形成, 使得硝化细菌的生长和活性受到一定程度的影响.综上所述, 气水比降低后导致的氨氧化菌和硝酸盐氧化菌数量及活性的下降是导致硝化效果恶化的直接原因.条带9和12对应的菌株与Acinetobacter calcoaceticus和Acinetobacter sp.的相似性均达到了100%. Acinetobacter calcoaceticus与Acinetobacter sp.是生物膜中比较常见的异养硝化菌, 可以利用进水中的有机物进行硝化作用.在气水比为6 :1时, 这两种微生物的数量较低, 而当气水比降低到4 :1后, 这两种微生物逐渐发展成为优势菌.气水比的降低减少了异养好氧菌对有机物的消耗, 使得有机物浓度有所上升, 有利于异养硝化菌的生长, 同时异养硝化菌的硝化过程几乎不受溶解氧浓度的影响.当气水比从6 :1降低到4 :1的过程中, 虽然硝化细菌的数量和活性未发生明显的变化, 但是气水比的降低会影响溶解氧在生物膜中的传递速率, 然而硝化效果并未受到明显影响, 说明异养硝化菌这类优势菌的形成弥补了溶解氧对硝化的影响.条带7和11对应的菌株分别与Pseudomonas sp.和Enterobacter aerogenes最接近. 当气水比低于4 :1时, 气水比的变化对反硝化几乎没有影响, 但是对硝化具有非常明显的抑制作用; 当气水比高于4 :1时, 气水比的变化对硝化几乎没有影响, 但是对反硝化影响较大.此外, CS-BAF-SPDB工艺对TN的去除率也是先上升后下降, 并且在气水比为4 :1时达到最佳, 从图 2(d)可以看出, 此时TN的去除率为91.6%.因此, 为同时实现最佳的硝化和反硝化效果, 混凝沉淀/后置固相反硝化滤池工艺中硝化滤池的气水比应该设定为4 :1.　　2.2 DGGE图谱分析　　图 3(a)所示为不同气水比条件下硝化滤池生物膜样品的DGGE图谱及量化分析.从中可以看出, 随着气水比的降低, 泳道上的条带数量出现了明显的减少(从气水比为6 :1时的31减少到气水比为2 :1时的10).这说明, 硝化滤池中相当一部分的微生物为好氧菌, 且其对溶解氧有较高的要求, 在低溶解氧条件下无法生存而逐渐被淘汰, 进而导致硝化滤池中微生物的多样性在不断下降.例如, 条带1、2、3、4和6等只出现在气水比为6 :1的条件下, 而在其他气水比条件下却没有发现.条带8、9和10在各个泳道中都有出现, 说明这些条带代表的微生物具有很强的适应性和较宽的生态幅.但是, 条带8和10在气水比为2 :1时条带信号亮度出现了明显的降低, 说明条带8和10代表的微生物的数量在低溶解氧条件下出现了明显的降低.此外, 有些微生物群落只在特定的情况下才出现, 如条带7和12代表的微生物只有在气水比为4 :1的条件下才出现, 并成为优势菌落.图 3 不同气水比条件下生物膜样品的DGGE条带及量化分析

图 3(b)所示为不同气水比条件下固相反硝化滤池生物膜样品的DGGE图谱及量化分析.从中可以看到, 气水比的变化对微生物的多样性有一定的影响, 但是影响程度较小, 各泳道上的条带数(从气水比为6 :1时的21减少到气水比为2 :1时的15)变化较小.说明气水比的变化对固相反硝化滤池微生物多样性的影响程度要低于硝化滤池.条带1、3、8、13和15各个泳道中都有出现且浓度较高, 说明这些条带代表的微生物都是优势菌群, 且具有很强的适应性和较宽的生态幅.此外, 当气水比降低到2 :1时, 这些条带的信号亮度出现了明显的上升, 说明低溶解氧的环境有利于这些微生物的生长, 使得这些微生物的生长速率增加, 数量上升.条带2、11、12和14所代表的菌群随着气水比的降低逐渐在固相反硝化滤池中成为优势菌群, 表明这类菌群是缺氧或厌氧微生物, 可以通过控制气水比使这些菌群富集.此外, 有些微生物菌落只在特定的条件下才会出现.如条带5和9代表的菌落只在气水比为6 :1时出现, 而条带7只有在气水比为4 :1时才出现.测序结果采用DNAstar和Cluster软件进行序列分析, 下载最相似的菌株序列作为系统发育树的参考序列.然后采用MEGA软件, Neighbor-joining法构建系统发育树, 自展数(bootstrap)为1000.　　2 结果与讨论2.1 气水比对后置固相反硝化滤池工艺脱氮性能的影响　　图 2所示为气水比对CS-BAF-SPDB工艺硝化, 反硝化及TN去除的影响.从图 2(a)可以看到, 当气水比从6 :1降低到4 :1时, 气水比的变化对硝化作用的影响很小.虽然BAF出水中硝态氮的浓度随气水比的变化波动较大, 但是当硝化效果在每个气水比条件下达到稳定时, BAF出水中硝态氮浓度在气水比变化前后的差别很小.但是, 随着气水比的进一步的降低, BAF中的硝化作用受到了明显的抑制. BAF出水中的硝态氮浓度从气水比为4 :1时的21.78 mg ·L-1迅速下降到气水比为3 :1时的13.15 mg ·L-1, 并逐渐降低到气水比为1 :1时的9.08 mg ·L-1.氨氮去除率随气水比的降低可能与BAF中硝化菌的生物活性降低有关.据Li等的报道, 当气水比从2 :1增加到3 :1时, 硝化菌的生物活性(以O2计)上升了3.8 mg ·(mg ·h)-1.从图 2(b)可以看出, 当气水比从3 :1降低到2 :1时, 由于硝化效果的恶化, BAF出水中氨氮浓度出现了明显的上升.同时, BAF出水中氨氮的浓度和SPDB出水中氨氮的浓度非常接近, 说明SPDB对氨氮几乎没有去除效果.(a)硝态氮; (b)氨氮; (c)亚硝态氮; (d)总氮图 2 气水比对CS-BAF-SPDB工艺硝化、反硝化以及TN去除的影响

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