厌氧氨氧化反应器脱氮微生物群落结构研究

论文摘要

厌氧氨氧化工艺被认为是经济、高效的新型生物脱氮技术。到目前为止,厌氧氨氧化细菌仍没有从培养物中分离纯化,表明厌氧氨氧化细菌可能与其他脱氮微生物协同完成厌氧氨氧化过程。本研究在常温下接种膨胀污泥启动厌氧氨氧化反应器,对接种污泥与厌氧氨氧化污泥中生物脱氮微生物的丰度和多样性进行研究。主要研究成果如下:（1）接种昌吉某污水处理厂的膨胀污泥启动UASB-生物膜反应器（A反应器）。接种乌鲁木齐河西污水处理厂的膨胀污泥分别启动UASB-生物膜反应器（B反应器）和UASB反应器（C反应器）。A、B和C反应器分别经过了112天、128天和136天的培养均成功启动了厌氧氨氧化反应。结果表明UASB-生物膜反应器有利于厌氧氨氧化工艺的启动。（2）A反应器的接种污泥和厌氧氨氧化污泥中共检测到28个细菌门,297个细菌属。氨氧化古菌中仅检测到泉古菌门（Crenarchaeota）和奇古菌门（Thaumarchaeota）,其中泉古菌门（Crenarchaeota）的相对丰度从接种污泥中的9.2%增加至厌氧氨氧化污泥中的53.0%,奇古菌门（Thaumarchaeota）的相对丰度由23.5%减少至14.8%。氨氧化细菌检测到亚硝化球菌属（Nitrosococcus）、亚硝化单胞菌属（Nitrosomonas）和亚硝化螺菌属（Nitrosospira）,其相对丰度由1.7%,3.2%和0.1%增加至20.4%,12.8%和3.3%。亚硝酸盐氧化细菌仅检测到硝化螺旋菌门（Nitrospirae）,其相对丰度由2.2%减少至0.1%。反硝化细菌共检测到15个属,其相对丰度由12.9%减少至2.1%。（3）B反应器的接种污泥和厌氧氨氧化污泥中共检测到了28个细菌门,328个细菌属。氨氧化古菌中仅检测到奇古菌门（Thaumarchaeota）和泉古菌门（Crenarchaeota）,其中奇古菌门（Thaumarchaeota）的相对丰度由2.6%增至21.2%,泉古菌门（Crenarchaeota）相对丰度由11.0%减少至1.5%。B反应器中共检测到3个厌氧氨氧化细菌属,分别是Ca.Kuenenia,Ca.Brocadia和Ca.Scalindua,在接种污泥中的相对丰度分别是11.5%、77.1%和10.6%。经过培养后,Ca.Kuenenia的相对丰度增加至77.1%,成为厌氧氨氧化污泥中的绝对厌氧氨氧化细菌优势属,Ca.Brocadia的相对丰度减少至18.2%,Ca.Scalindua不能被检测到。反硝化细菌共检测到13个属,其相对丰度由11.9%增加至26.8%。其中Arenimonas和Thermomonas属明显得到富集,其相对丰度由0.1%和0.3%增加至20.8%和5.3%。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究目的及意义
•   1.2 脱氮微生物群落研究进展
•     1.2.1 厌氧氨氧化细菌群落
•     1.2.2 氨氧化古菌群落
•     1.2.3 氨氧化细菌群落
•     1.2.4 反硝化细菌群落
•   1.3 研究内容
• 第二章 实验材料与方法
•   2.1 厌氧氨氧化反应器
•     2.1.1 实验装置
•     2.1.2 实验配水方案
•     2.1.3 接种污泥和实验运行
•     2.1.4 污泥样品采集
•   2.2 水质监测项目及测定方法
•   2.3 高通量测序方法
•     2.3.1 DNA提取
•     2.3.2 PCR扩增
•     2.3.3 Illumina高通量测序
•     2.3.4 数据处理分析
• 第三章 接种昌吉某污水处理厂活性污泥启动厌氧氨氧化反应
•   3.1 启动过程
•     3.1.1 细胞裂解期（1-9 d）
•     3.1.2 厌氧氨氧化活性体现期（10-26 d）
•     3.1.3 厌氧氨氧化活性提高期（27-95d）
•     3.1.4 厌氧氨氧化活性稳定期（96-112d）
•   3.2 微生物群落多样性分析
•   3.3 微生物群落结构分析
•     3.3.1 细菌群落分析
•     3.3.2 氨氧化古菌群落分析
•     3.3.3 氨氧化细菌群落分析
•     3.3.4 反硝化细菌群落分析
•   3.4 本章小结
• 第四章 接种河西污水处理厂活性污泥启动厌氧氨氧化反应
•   4.1 厌氧氨氧化反应器启动过程
•     4.1.1 UASB-生物膜反应器启动过程
•     4.1.2 UASB反应器启动过程
•     4.1.3 反应器启动过程对比
•   4.2 UASB-生物膜反应器微生物群落多样性分析
•   4.3 UASB-生物膜反应器微生物群落结构分析
•     4.3.1 细菌群落分析
•     4.3.2 厌氧氨氧化细菌群落分析
•     4.3.3 氨氧化古菌群落分析
•   4.4 实际意义
•   4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望
• 参考文献
• 读研期间科研成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈瑞

导师: 姚俊芹,陈银广

关键词: 生物脱氮,微生物群落,厌氧氨氧化细菌,氨氧化细菌,氨氧化古菌

来源: 新疆大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

单位: 新疆大学

分类号: X703;X172

总页数: 76

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