不同工艺条件下硫酸盐还原反应器微生物群落动态分析

作     者：刘一威 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王爱杰

授予年度：2006年

学科分类：07[理学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0713[理学-生态学] 

主      题：碱度 硝酸盐 单链构象多态性 硫酸盐还原菌 群落动态 

摘      要：利用两相厌氧生物处理工艺的产酸相反应器处理高浓度硫酸盐有机废水是一条去除硫酸盐的有效途径。在产酸相反应器中,产酸发酵细菌(FAB)与硫酸盐还原菌(SRB)可以形成协同代谢关系,获得较高的硫酸盐去除率。本质上,产酸-硫酸盐还原反应器是一个人工创建的微生物生态系统,对其微生物生态学规律的认识程度直接影响到硫酸盐废水的处理水平与能力,基于遗传指纹图谱技术的分子诊断方法为认识工艺系统中的微生物群落动态提供了可能。本研究探讨了碱度和硝酸盐对硫酸盐还原反应器运行效果的影响,利用单链构象多态(SSCP)技术分析了碱度和硝酸盐影响下的微生物群落动态。同时,针对完全氧化型硫酸盐还原过程,探讨了碳源对反应器运行效果及对微生物群落动态的影响。 采用“不调整碱度-调整碱度交替方式考察碱度对硫酸盐还原反应器运行效果及微生物群落动态的影响时,以葡萄糖为碳源,碳硫比为2:1,第一阶段不调整进水碱度条件下启动反应器,运行17天,硫酸盐去除效果由40%下降到30%。第二阶段将进水碱度调整到1300～1500mg/L,运行13天,硫酸盐去除效果稳定升高,超过60%。第三阶段不调整进水碱度,运行10天,硫酸盐去除效果降低到45%。第四阶段将进水碱度调整到1300～1500mg/L,运行15天,硫酸盐去除率恢复到60%。交替调整碱度的试验结果表明,进水碱度控制在1300～1500mg/L时,硫酸盐还原反应器能够稳定运行;不调整进水碱度,反应器在低碱度状态下长期运行会导致崩溃。采用SSCP技术分析调整碱度过程中微生物的群落动态,结果表明,进水碱度为1300～1500mg/L时反应器稳定期顶级群落由Raoultella、Kluyvera、Dysgonomonas、Quinella和Citrobacter等属组成。其中Dysgonomonas、Quinella、Citrobacter是常驻种群,碱度的调整对其影响较小。Bacteroides是在第一阶段不控制碱度时优势的FAB,在第二阶段提高碱度后被淘汰,Raoultella和Kluyvera是第二阶段随着碱度的提高的次生种群,其中Raoultella与硫酸盐还原过程直接相关。Desulfomicrobium在低碱度时发挥硫酸盐还原作用,提高碱度时Desulforegula是优势的SRB。 向稳定运行的硫酸盐还原反应器中投加硝酸盐,探讨硝酸盐对硫酸盐还原过程以及微生物群落动态的影响,以乳酸为碳源,碳硫比为2:1时,反应器运行21天达到稳定,去除率达到90%。进水加入硝酸盐后,硝酸盐的去