论文部分内容阅读
本文将污水水质监测技术与聚合酶链式反应(PCR)、克隆文库测序分析、变形梯度凝胶电泳(DGGE)、实时定量PCR等分子生物学技术相结合，揭示污水处理系统中微生物的脱氮机理以及脱氮效果与群落组成之间的相互关系。研究内容包括CANON工艺IFAS反应器在快速启动和运行过程中脱氮微生物群落结构的变化，CANON工艺CSTR反应器启动研究及优势厌氧氨氧化菌的演替，并结合稳定运行的两段式厌氧氨氧化反应器，对四种反应器中污泥的富集和持留情况进行比较，同时分析了厌氧氨氧化菌在絮体污泥和颗粒或者填料污泥上的分布。主要研究结论如下:
(1)接种厌氧氨氧化生物膜污泥，能够缩短CANON工艺IFAS反应器的启动时间。此反应器适用于处理高氨氮污水，且具有一定的抗冲击能力。反应器运行过程中微生物演变较为平缓，各个阶段反应器均保持着较高的微生物多样性，大部分菌种都属于拟杆菌群、厚壁菌门、变形菌门和绿弯菌门。生物膜污泥中优势厌氧氨氧化菌从Kueneniastuttgartiensis逐渐转变成为Brocadiafulgida，而絮体污泥中Kueneniastuttgartiensis为优势厌氧氨氧化菌，但Brocadiafulgida也占有一定的比例。
(2)连续流一体化颗粒污泥反应器的稳定运行需要解决氨氧化菌和厌氧氨氧化菌平衡及污泥持留两大问题。在反应器启动过程中，氨氧化菌和厌氧氨氧化细菌数量的波动与总氮去除率变化有着直接的对应关系。厌氧氨氧化菌的数量增多，会导致颗粒污泥上浮。优势厌氧氨氧化菌从CandidatusBrocadia.sp转化成为Anammoxoglobuspropionicus，但污泥上浮导致Anammoxoglobuspropionicus的流失，Brocadia.sp重新变成优势菌种。
(3)反应器内厌氧氨氧化菌的持留和富集非常重要，絮体污泥反应器可以通过出水的淘洗作用，使得反应器内厌氧氨氧化菌占全菌的比例提高;成熟的两段式颗粒污泥反应器流失的污泥为富集厌氧氨氧化菌程度较高的上浮污泥;一体化生物膜反应器内填料可以防止污泥上浮，使厌氧氨氧化菌的流失较少，而一体化颗粒污泥反应器悬浮状态下的污泥不能被有效富集和持留，造成脱氮效率低下。
(4)本研究反应器稳定运行时的优势厌氧氨氧化细菌几乎都为CandidatusBrocadiasp.和CandidatusKuenenia;反应器类型对anammox细菌群落结构影响不大，但其种泥来源和污泥形态对功能细菌的群落结构有一定影响。絮体污泥中的anammox细菌以CandidatusKuenenia为主;聚集态污泥中的anammox细菌则以CandidatusBrocadia.sp为优势菌;同时存在两种形态污泥中的复合式系统中，不同的污泥形态在接触时会发生anammox的转移。