外加磁場對模擬SBR處理系統(tǒng)微生物群落影響的研究.pdf

1、SBR反應(yīng)系統(tǒng)的應(yīng)用越來越普遍，為進(jìn)一步提高其處理效率，本文提出在SBR反應(yīng)體系再外加一個(gè)磁場來提高其運(yùn)行性能。研究了不同磁場強(qiáng)度對SBR反應(yīng)系統(tǒng)污染物降解效率的影響，采用MiSeq高通量測序技術(shù)解析了磁場條件下活性污泥微生物群落多樣性變化，并運(yùn)用宏基因組測序技術(shù)深入解析活性污泥微生物群落及功能變化。主要研究結(jié)果如下：
　　（1）磁場的加入在一定程度上提高了SBR系統(tǒng)的運(yùn)行性能，且在700GS磁場強(qiáng)度下效果最明顯。其中，外加磁場對

2、SBR反應(yīng)系統(tǒng)中總氮去除效果的影響顯著，在700GS時(shí)脫氮率從無磁場的65.69％提高到85.98%。外加磁場顯著提高了污泥脫氫酶活性，因而也會(huì)對各種污染物的去除產(chǎn)生積極作用。通過對不同磁場強(qiáng)度下活性污泥微生物群落多樣性的比較發(fā)現(xiàn)，700GS磁場下活性污泥微生物豐度及多樣性最高。
　?。?）實(shí)驗(yàn) SBR反應(yīng)器中的細(xì)菌域共鑒定出14個(gè)門，主要以變形菌門（25.3%~61.5%）、擬桿菌門（18.6%~46.2%）、放線菌門（5.3%

3、~47.2%）、酸桿菌門（0.4%~4.0%）為主?；钚晕勰嘀屑?xì)菌群落結(jié)構(gòu)變化與污水處理效率存在一定相關(guān)性，重要的脫氮細(xì)菌，如?-Proteobacteria的Rhodoblastus、Paracoccus，?-Proteobacteria的Alicycliphilus、Comamonas、Xenophilus、Acidovorax、Dechloromonas、Thauera，?-Proteobacteria的Desulfovibrio

4、，以及Planctomycetes門等，在中等磁場強(qiáng)度尤其是700GS時(shí)，豐度最高，與脫氮效率增加有內(nèi)在的聯(lián)系。典型的PAOs如Acinetobacter、Pseudomonas、Propionicimonas等，在中等磁場條件下含量較高，與除磷率變化趨勢相同?；钚晕勰嘀形廴疚锝到饩颗c污染物去除率成正相關(guān)關(guān)系，外加磁場通過改變微生物群落結(jié)構(gòu)影響污水處理效果。
　?。?）選取多樣性變化最顯著的700GS磁場條件下的活性污泥以及對

5、照組活性污泥進(jìn)行宏基因組測序，共檢測到68個(gè)門類、1773個(gè)屬和3523個(gè)物種。其中，大多數(shù)屬于細(xì)菌域（95.93%~95.88%），古細(xì)菌域含量0.089%~0.154%，真核域含量在3.2155%~3.3800%，病毒含0.0158%~0.0169%。在700GS磁場下，可有效促進(jìn)活性污泥宏基因組中MicrogenomatesFusobacteriaParcubacteria、Tenericutes、Chlamydiae、Chrys

6、iogenetes、Cyanobacteria、Planctomycete、Chordata、Microsporidia、Phaeophyceae、Glomeromycota、Blastocladiomycota、Euryarchaeota等門的生長，但會(huì)對部分門類產(chǎn)生抑制作用。通過分析兩種活性污泥宏基因組中細(xì)菌域25個(gè)優(yōu)勢屬豐度變化情況發(fā)現(xiàn)，700GS磁場可以有效促進(jìn)活性污泥中 ThioalkalivibrioAzoarcusThau

7、eratao、Cellulomonas、Dermacoccus、Luteipulveratus、Arsenicicoccus、KocuriaMycobacterium、Propionibacterium、Streptomyces、Candidatus Saccharimonas等優(yōu)勢屬的增長。相反，也會(huì)在一定程度上抑制活性污泥中部分優(yōu)勢菌屬的生長。
　　（4）700GS磁場作用活性污泥并未改變宏基因組中主要KEGG功能基因的排序。

8、兩種活性污泥宏基因組中檢測到的KEGG的6大類功能相關(guān)基因含量以及Carbohydrate metabolism、Overview、Aminoacid metabolism、Energy metabolism、Signal transduction五個(gè)含量相對較高的子類功能基因含量排序均未變。
　?。?）系統(tǒng)的脫氮率，與活性污泥宏基因組中參與氮代謝的功能基因密切相關(guān)。700GS磁場可有效促進(jìn)脫氮過程相關(guān)功能基因增長，從而提高污水處

9、理中氮的去除率。通過對活性污泥宏基因組中氮代謝相關(guān)的功能基因及其代謝通路的分析發(fā)現(xiàn)，反硝化相關(guān)功能基因占據(jù)優(yōu)勢地位。參與反硝化反應(yīng)的nitrate reductase、nitrite reductase、nitric oxide reductase、nitrous-oxide reductase酶含量相關(guān)基因在700GS磁場下活性污泥宏基因組中含量高于未加磁場，參與硝化反應(yīng)的ammonia monooxygenase、hydroxyla

10、minedehydrogenase，以及參與氨化反應(yīng)的 nitrite reductas、ferredoxin-nitrite reductase、ferredoxin-nitrate reductase、hydroxylamine reductase相關(guān)基因含量在700GS磁場下受到不同程度的抑制作用。檢測到的700GS下活性污泥宏基因組厭氧氨氧化反應(yīng)的hydrazine synthase、hydrazine dehydrogenas