降解苯胺和氯苯胺类污染物好氧污泥颗粒化及微生物种群结构分析

47卷4期2007年8月4日微生物学报ActaMicrobiologicaSinica47(4)：654～6614August2007降解苯胺和氯苯胺类污染物好氧污泥颗粒化及微生物种群结构分析朱亮，徐向阳，曹丹凤，罗伟国，杨燕妮(浙江大学环境与资源学院环境工程系杭州310029)摘要：以序批式气提生物反应器(SABR)为平台，研究了苯胺和氯苯胺类有毒有机废水处理过程好氧污泥颗粒化。结果表明，通过缩短污泥沉降时间、逐步提升目标污染物进水负荷，反应器连续运行3个月，最终在污泥沉降时间5min、COD负荷1．03．6kg／(ii13·d)、苯胺和氯苯胺负荷1kg／(m3·d)条件下实现污泥颗粒化，COD、苯胺和氯苯胺去除率分别稳定在9o％、99．9％以上；获得的成熟好氧颗粒粒径在0．45～2．5mm，SOUR稳定在150mgDO／(gVSS·h)以上，颗粒污泥EPS中PN含量为28．0_-4-1．9mg／gVSS，PN／PS比值为6．5mg／mg，苯胺类比降解速率达0．18g／(g·d)；应用PCR—DGGE分子指纹图谱技术分析了稳定运行的颗粒化反应器内好氧污泥微生物种群结构，结果表明好氧颗粒内主要细菌分属B—Proteobacteria、~'-Proteobacteria及Flavobacteria等类群，优势菌为Pseudomonassp．、Flavobacteriumsp．；与已获得的降解氯苯胺好氧颗粒相比，苯胺存在下培养获得的好氧颗粒污泥微生物菌群结构更为丰富。关键词：序批式气提生物反应器；苯胺；氯苯胺；好氧污泥颗粒化；微生物种群结构中图分类号：Q939文献标识码：A文章编号：0001—6209(2007)o4—0654一O890年代中后期，国内外研究者先后发现在具有兼氧／好氧环境、水力条件良好的USB、SBR等生物反应器中可形成结构致密、沉降性能好、抗冲击负荷能力强的好氧颗粒污泥，并在好氧颗粒污泥的形成条件、脱氮除磷特性及其功能菌群等方面进行了较深入的研究¨。，有关降解有毒有机物污泥颗粒化的研究相对较少。本研究在前期已有工作基础上，从苯胺作为氯苯胺的结构类似物、强化氯苯胺类生物降解效率出发，以苯胺和氯苯胺类有毒有机物作为目标污染物，通过控制进水污染物负荷、污泥沉降时间、水力剪切力等操作条件，探索研究降解苯胺、氯苯胺好氧污泥的颗粒化，并在分子水平上解析苯胺存在下培养获得的降解氯苯胺好氧颗粒污泥的微生物种群结构差异。1材料和方法1．1主要试剂和仪器苯胺、氯苯胺等化学试剂购于华东医药股份有限公司；3S柱离心式环境样品DNA回收试剂盒V2．2购于上海申能博彩生物科技有限公司；引物及其它PCR反应试剂购自TaKaRa公司；Goldviewna11型染料购于北京博大泰克生物基因技术有限责任公司；牛血清白蛋白等其它生化试剂购自生工生物工程(上海)有限公司。iCyclerthermalCycler、DCodeSystem及GelDoc2000凝胶成像系统(Bio—rad，美国)；高效液相色谱仪1525二元泵／2487双通道紫外检测器／717plus自动进样器(Waters，美国)；研究显微镜DMLB／QCOLite(Leica，德国)；环境扫描电镜XL一30一ESEM(Philip，荷兰)；紫外分光光度计UV一2401PC(Shimadzu，日本)；溶氧仪MODEL52(YSI，美国)。1．2反应器操作参数实验选用序批式气提生物反应器(SABR)，该反应器由内外两套管与上部分离区构成，高74cm，升流管内径5cm，降流管内径8cm，高径比6：l，有效容积5L；反应器底部进水，根据污泥沉降性能从中部出水，由曝气机在反应器底部均匀布气。SABR进水以模拟有机废水与多种目标污染物混合配制而成，其中目标污染物为苯胺(AN)、2一氯苯胺(2-C1A)、3-氯苯胺(3-C1A)、4．氯苯胺(4一C1A)和3，4．二氯苯胺(3，4一DC1A)，模拟有机废水与微量元素组成参见。反应器接种污泥取自杭州市四堡污水处理厂曝气池的絮状活性污泥，接种污泥MISS为3．5g／L。SABR在25±2oC恒温下运行，由PLC系统控制进水(兼氧)／曝气／沉降／排水交替时间，体积交换率基金项目：国家自然科学基金(3~7039)；高等学校博士学科点专项科研基金(20050335133)通信作者。Tel／Fax：86-571—86971648；E-mail：x11】【y@zju．edu．cn作者简介：朱亮(1979一)，男，浙江人，博士研究生，主要从事环境微生物与废水处理工程技术研究。E-mail：felix79cn@u．edu．cn其他作者：张妮妮，查莹收稿日期：2006—11-27；接受日期：207。02．02；修回日期：207．05．25维普资讯http://www.cq