污水处理系统中氨氧化古细菌富集筛选及氨氧化特性研究

作     者：岳洋洋 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：金文标

授予年度：2013年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：AOA 富集培养 氨氧化 

摘      要：氨氧化步骤是污水生物脱氮的关键步骤和限速步骤。长期以来的研究一直认为参与这一过程的主要微生物为氨氧化细菌(AOB)，但是近几年研究发现一种古菌也具有氨氧化功能，被称作氨氧化古细菌(AOA)。然而目前对AOA的研究主要集中在种群分布规律上，对AOA的富集分离特别是对污水处理系统中AOA富集分离的研究非常缺乏。为了了解污水处理系统中AOA的生长及氨氧化特性，本课题对污水处理系统中的AOA进行富集筛选，并考察各影响因子对AOA生长及氨氧化性能的影响。 本课题对污水处理系统中的AOA进行富集培养，主要通过培养基的选择，抗生素的筛选及针头式过滤器过滤的方法获得了AOA数量达到3.27×107copies/mL，AOA含量大于90%的高纯度富集培养液。对所获得的高纯度富集菌液克隆测序，结果显示样品中AOA为单一菌群，在古菌amoA基因系统发育树上隶属于GroupI.1b，与东江沉积物中获取的序列HZNAOA7同源性在99%以上，该菌的amoA基因型和已分离的海洋亚硝化短小杆菌和维也纳亚硝化球菌的同源性都低于95%。 对高纯度富集菌液中的AOA进行纯种分离的探索实验，选取的分离方法有平板分离，稀释分离和显微操作分离，并未分离出纯种的AOA。本课题分析了AOA难分离的原因，可能原因有AOA的世代时间长，还有可能是培养基成分不适于纯种AOA的生长，也可能AOA和某些菌种存在共生关系，导致自己不能单独生长。 对高纯度富集菌液中的AOA的生长及氨氧化特性的影响因素进行优化，选取单因素试验和正交试验及其对比试验确定AOA的最佳生长条件条件为起始氨氮浓度为1mM，温度为30℃，pH值为7.5，溶解氧为2.65mg/L;AOA的最佳氨氧化条件为起始氨氮浓度为1mM，温度为37℃，pH值为8，溶解氧为2.03mg/L。COD对AOA的生长和氨氧化性能无显著影响。 AOA在最佳氨氧化条件下的单位菌体的氨氧化速率为2.53×10-10mg/d，远远小于AOB。可能的原因是游离氨对AOA的抑制作用，AOA的代谢类型不同于AOB，AOA存在兼性异养的营养类型。