臭氧-生物活性炭工艺中生物群落分布特征.pdfVIP

第39卷 第6期 西 安 建 筑 科 技 大 学 学 报(自然科学版) Vo1．39 NO．6 2007年 12月 J．Xi’an Univ．of Arch． Tech．(Natural Science Edition) Dec． 2007 臭氧一生物活性炭工艺中生物群落分布特征 金鹏康 ，姜德旺 ，张小峰 ，王晓昌 (1．西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西 西安 710055； 2．信息产业第十一设计研究设计院有限公司大连分院，辽宁 大连 116600) 摘 要：运用 PCR-DGGE、脂磷法及传统的细菌培养法等微生物技术，研究了臭氧一生物活性炭污水深度处理 工艺中生物群落的分布特征．研究结果表明活性炭床内生物量呈沿炭层高度从上到下逐渐减少的分布特征． 生物活性炭床中存在丰富的专性好氧、兼性和专性厌氧等16种菌种．在炭床中上部，好氧及兼性菌数量较大， 厌氧菌虽然在炭床底部占主导，但其数量较少．生物活性炭床中好氧菌是优势菌． 关键词：生物活性炭；生物群落；生物分布；生物量 中图分类号：X131．2 文献标识码：A 文章编号：1006—7930(2007)06—0829—05 臭氧一生物活性炭工艺作为饮用水和污水深度处理技术，在国内外已经有很多研究，并已广泛用于 工程实践．目前，臭氧一生物活性炭工艺的研究主要集中在该工艺对水中污染物的去除机理和臭氧化作 用对后续生物活性炭处理特性的影响两个方面口。]．研究表明，臭氧一生物活性炭床工艺去除水中有机物 是活性炭吸附和生物降解的协同作用，而且，随着生物活性炭使用时间延长，生物作用越来越突出[4-6]． 活性炭巨大的表面积和丰富的孔隙构造，为微生物的栖息提供了场所．不少研究者指出以活性炭为载体 栖息的微生物种群涵盖好氧、厌氧及兼性细菌[ ]，但是，迄今为止对活性炭载体的微生物缺乏系统性研 究，缺乏对活性炭床微生物群落分布特征的系统研究．本文针对上述问题，运用PCR—DGGE、脂磷法及 传统的细菌培养等方法，研究了生物活性炭床内生物群落的分布特征以及生物代谢的演替规律，以期揭 示臭氧一生物活性炭工艺去除有机物的机理． 1 研究方法 1．1 试验用水 试验用原水为西安市北石桥污水净化中心二级生物处理水(未消毒)，其水质情况见表1所示． 表 1 试验用原水水质情况 Tab．1 Characte ristics of raw water 1．2 试验装置 臭氧通过钛合金微孔曝气头从接触反应柱底部投加入反应系统，气水逆向接触．臭氧投加量为1．5 mgOa／mgTOC，接触时间11 min．生物活性炭空床停留时间(EBCT)为15 min，反冲洗周期三天．生物 活性炭床沿顶部10 cm、30 cm、50 cm和70 cm断面处设置取样口． 1．3 分析方法 (1)PCR—DGGE分析 收稿日期：2007—08—31 基金项目：国家自然科学基金重点项目；陕西省教育厅专项基金项目(05JK245) 作者简介：金鹏康(1974一)．男，陕西兴平人，博士，副教授，主要从事水和废水的物理化学处理技术研究 830 西 安 建 筑 科 技 大 学 学 报(自然科学版) 第39卷 用酚一氯仿提取生物活性炭床四个断面处取得的活性炭颗粒，以其为DNA原模版并进行倍比稀释 (10、倍)，以原核生物通用引物530F和1490R为上下游引物，使用PE9700基因扩增仪，扩增16S rRNA ． 扩增条件如下：95℃预变性5 min；94℃变性50s，55℃引物退火1 min，72℃DNA延伸1 min，30个循 环，最终延伸7 min并冷却至4~C[93．PCR扩增产物先后通过凝胶电泳和梯度混合装置分析不同断面处 的生物谱带． (2)生物量分析 从生物活性炭床不同高度取出适量活性炭，用氯仿、甲醇和水萃取活性炭载体上微生物的脂类组 份，采用脂磷分析法分析评价活性炭床不同高度处的生物量．分析结果以nmol P／g炭的形式表示，1 nmol P／g炭的含量相当于含