城市污水SBR法短程生物脱氮系统硝化菌群的定量分析

第卷第期年月北京工业大学学报城市污水法短程生物脱氮系统石肖化菌群的定量分析杨庆’,彭永臻‘,曾薇‘,杨岸明’,,北京工业大学北京市水质科学与水环境恢复工程重点试验室北京,,卯一,摘要为了研究实时控制对短程生物脱氮中试系统内硝化菌群结构组成的影响,在考察系统常温条件下处理城市污水时短程硝化效果的同时,采用、一以裕和一克隆序列分子生物学方法对中试系统有效容积为硝化菌群中的氨氧化菌和亚硝酸氧化菌进行定性与定量化分析结果表明,在短程脱氮系统中,相比于已成为明显的优势菌群,占总菌群的一且没有检测出结果表明,短程脱氮中试系统中的均以一为主污泥样品的一一沟结果表明,所有的克隆相似于,其中以上的克隆相似于犯￡翻阳加即关扭词短程生物脱氮二一克隆序列中图分类号一文献标识码文章编号一一一近年来由于氮磷的过量排放,受纳水体的富营养化现象日益严重,而我国城市污水处理厂的、去除率普遍不高,尤其是低城市污水的脱氮问题已成为当今城市污水处理厂巫待解决的主要难题短程生物脱氮工艺由于具有节约能耗、节省碳源等优点,在一定程度上是解决低废水脱氮问题的好方法,因此已成为国内外污水处理的研究热点〔’目前的研究多是集中在对短程生物脱氮影响因素的研究,较少涉及以优化工艺为目的的硝化菌群内部结构分析,缺少对“微生物”在不同状态下动态变化的调控研究与分析胳〕近年来快速发展的以分子生物学手段为活性污泥的种群分析提供了新的拓展空间,以聚合酶链式反应因。,简称和荧光原位杂交,简称为代表的分子生物学分析方法应用于污水生物处理系统硝化菌的原位检测已有文献资料报道为了充分了解氨氧化菌一,简称和亚硝酸盐氧化菌一,简称两大菌群在实时控制模式下的结构分布及生物活性的动态变化,有必要在对短程脱氮系统特性研究的基础上,进一步研究硝化菌群的结构组成及空间分布试验材料和方法试验设备与运行方案试验用水采用北京某城市污水厂初沉池出水,活性污泥的种泥取自该污水厂的回流污泥,原水水质情况如表所示试验的中试反应器建于该污水处理厂初沉池附近,反应器池体由钢板焊制,内部做防腐处理,反应器的有效容积为,装置如图所示在试验过程中,为节省外碳源的投量,均采用多段进水的运行方式,进水泵设置在初沉池的出水检查井中,进水量既可通过浮球液位计来控制,也可通过时间控制当进水量满足要求后,停止进水泵,启动鼓风机进行曝气,恒定曝气量为硝化反结收稿日期一一基金项目国家‘八六三”重大科技专项资助项目国家自然科学基金重大国际合作项目卜“十一五”国家科技支撑计划国家自然科学基金资助项目作者简介杨庆一,男,黑龙江哈尔滨人,博士生北京工业大学学报年束后,鼓风机停止曝气第次进水并启动潜水搅拌器利用原水中有机物进行缺氧反硝化,反硝化反应结束后,停止搅拌、继续曝气重复进行好氧缺氧交替的进程,直至反应器加满水,最后一次反硝化过程启动碳源投加泵为系统补充碳源整个反应过程按照实时控制策略操作运行反应全部完成后按照设定的时间进行沉淀,之后通过潍水器排水,排水完成后进入闲置阶段等待进入下一个周期系统的平均污泥浓度控制在左右,污泥龄为一巧农试验用水水质情况介一触七卿一附·一,〕】〕一呵一一呵一一呵一一一试验分析方法试验过程每读取次在线参数,包括值、户二、氧化还原电位闪,简称,并根据其变化规律间隔一取水样·根据标准方法测定水样中的,呵一,。一,。一,。,值,和的检测采用德国公司的系列在线仪表及传感器测定及寡核昔酸探针按照的操作方法进行分析〔〕采用质量分数为的多聚甲醛溶液,在℃下对污泥样品固定一对固定后的污泥样品进行超声分散,然后将样品滴加在明胶包被过的载玻片上,在空气中干燥后,将其先后浸泡于体积分数为,和的乙醇溶液中脱水各杂交缓冲液包括、,质量分数为的二烷基硫酸钠刘,简称和甲酞胺质量分数见表,值为将荧光标记的寡核昔酸探针溶解于杂交缓冲液中,在℃下与污泥样品杂交采用的寡核昔酸探针列于表杂交结束后,采用洗脱缓冲液在℃下洗脱在干燥后的样品上滴加抗荧光衰减液,采用型荧光显微镜对每个污泥样品随机拍摄一张照片,并用于软件进行定量分析一变性梯度凝胶电泳,简称采用试剂盒进行污泥样品的提取引物采用一一其基因序列为几一‘和一一其基因序列为气’,特异性扩增混合液拜包括拌超纯水川缓冲液拌正向引物拌拌反向引物产矛拌聚合酶拌第期杨庆等城市污水法短程生物脱氮系统硝化菌群的定量分析·一’拜模板反应条件℃下,个循环℃下一、,℃下,℃下,最后℃下延伸表分析中采用的寡核普酸探针·邝绍探针甲院胺荧光标记物检测目标,几乎全部段归一卜邓,由二混合组成,其甲酞胺浓度不受限制,可遵循与其混合的另一种目标探针的甲酞胺浓度采用美国草。公司的检测系统对产物进行〕分析分别准备种质量分数为和的凝胶溶液变性剂,在、℃、火缓冲液中运行染色凝胶,然后在成像系统中进行观察一克隆序列飞分析引物采用标准的一基因序列为‘一’和一基因序列为