奥贝尔氧化沟工艺中氨氧化细菌种群结构的分子生物学分析.pdfVIP

吴波，等：奥贝尔氧化沟工艺中氨氧化细菌种群结构的分子生物学分析 奥贝尔氧化沟工艺中氨氧化细菌 种群结构的分子生物学分析 吴波，魏迅，白瑞峰，迟海燕，杨淑霞 (西门子(天津)水技术工程有限公司，天津300191) 摘要： 缺氧曝气工艺的原理是：给缺氧反应器中通入少量的氧气，诱导同步硝化反硝化 反应的发生。在缺氧区，尽管系统中溶解氧浓度通常在检测限以下，氨氧化量还是能轻易达 到反应器中总硝化量的30％一50％。为了研究缺氧曝气工艺中的硝化作用是否是由于特殊 的氨氧化细菌的存在，我们利用基于氨单加氧酶A基因的系统发育分析法，分析了缺氧曝气 奥贝尔工艺和传统脱氮工艺中氨氧化细菌的种群组成。端点限制性片断长度多态，『生分析 不变的，而是呈现出季节性的变化。氨单加氧酶A基因片断的克隆和序列分析比较说明，在 缺氧曝气奥员尔工艺中，大部分氨氧化茵属于Nitrosospira叩．争Nitrosomonas oligotropha茵 系。虽然Nitrosospira茵属的氨氧化细菌以前没有与污水处理厂的硝化作用联系起来，但是 在缺氧曝气反应器中，该菌种的数量是非常重要的。 Nitrosomonas 关键词： 缺氧曝气氨氧化细菌 oligotrophaNitrosospira奥贝尔氧化沟 端点限制性片断长度多态性分析(TRrLP) l 绪论 污水中氮的去除是通过硝化反应和反硝化反应的联合作用完成的。硝化反应是由好氧的自养氨 氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化细菌(NOB)催化完成，而反硝化反应是在缺氧的条件下由能利用硝 酸盐和亚硝酸盐作为电子受体的异养菌完成。因为溶解氧浓度是控制硝化作用和反硝化作用效率的 主要的外部因素，所以在传统的有脱氮要求的污水处理厂中都分别设置了缺氧区和好氧区。尽管传 and 统意义上的硝化作用要求溶解氧浓度不能低于0．3mg／L(StenstromPoduska，1980)，但是在溶解 氧浓度低到检测不到的缺氧曝气工艺中，却提高了同步硝化反硝化反应的效率，而且缺氧曝气段可以 and 完成总硝化作用的80％以上(Albertson 理解的为了保证硝化效率溶解氧浓度应保持在1．5mg／L以上的硝化作用是互相矛盾的(Wanner， 1997)。 我们假设在缺氧曝气工艺中，硝化作用可能是由于适合在低溶解氧浓度条件下生长氨氧化细菌 etah， 的存在。在低溶解氧的自然环境中发现了氨氧化细菌的存在，支持了这种假设(Bodelier et 1996)。为了进一步验证这一假设，我们首先采用了基于氨单加氧酶A(amoA)基因(Horzoi，2000) 的TRFLP分析法，然后通过克隆和测序amoA基因片段，检测和识别特殊的氨氧化细菌，作为对TR一 ．311· 全国城镇污水处理及污泥处理处置技术高级研讨会论文集 FLP分析法的补充。利用这种方法，我们评价和比较了缺氧曝气奥贝尔氧化沟和改进的UCT工艺中 氨氧化细菌的种群结构。本文中我们给出了比较结果，结果说明两个污水处理厂的氨氧化细菌种群 组成是不同的。 2材料与方法 2．1污水处理厂介绍 1300m3／d，处理生活污水，采用缺氧曝气奥贝尔氧化沟工艺。这个污水处理厂生物反应池由三个环形 沟道组成(如图1a所示)。进水和回流污泥(RAS)流入最外面的沟道(第一沟道)，然后依次从第一沟 道流入第二、第三沟道，最后流入沉淀池。通过调节沟道上的转碟曝气机，控制每一沟道在不同的溶 解氧浓度下运行。第一沟道中溶解氧浓度保持在0mg／L，而第二和第三沟道溶解氧保持在O．5～ 同心圆的沟道设计，反应池总容积的50