异养硝化-好氧反硝化菌YH01、YH02的脱氮特性及其强化脱氮过程中菌群结构的研究

摘要

本论文以好氧活性污泥中筛出的4株异养硝化-好氧反硝化菌XH03、YH01、YH02和FX03为研究对象，经16S rDNA基因序列系统发育分析，鉴定XH03和FX03为假单胞菌属(Pseudomonas)，YH01为戴尔福特菌属（Delftia），YH02为食酸菌属（Acidovorax）。在此基础上，考察了各菌株的脱氮特性和脱氮机理；探讨了菌株之间的协同与竞争；考察了YH01+YH02对SBR反应器脱氮的强化效果；利用高通量测序技术，对反应器中微生物菌群结构和多样性进行了动态分析。主要结果如下： （1）在异养硝化过程中，菌株XH03、YH01、YH02和FX03最适宜的碳源都为柠檬酸钠，温度分别为30℃、25℃、30℃和30℃，pH分别为7.5、7、7和7.5，C/N分别为8、6、8、8，转速都为120r/min。在此条件下，菌株XH03、YH01、YH02和FX03在72h对NH4+-N的去除率分别达到87.8%、89.7%、88.3%和87.8%；在好氧反硝化过程中，菌株最适宜的碳源都为柠檬酸钠，温度分别为30℃、25℃、25℃和30℃，pH分别为7.5、8、8和7.5，C/N分别为8、6、6、8，转速都为120r/min。在此条件下，菌株XH03、YH01、YH02和FX03在72h对NO3--N的去除率分别达到89.7%、89.3%、91.7%和60.9%。 （2）菌株XH03、YH01、YH02和FX03都含有氨单加氧化酶（AMO）、羟胺氧化酶（HAO）和亚硝酸盐还原酶（NIR）。XH03、YH01和YH02菌含亚硝酸盐氧化酶（NOR），却不含周质硝酸盐还原酶（NAP），它们的脱氮途径为NH4+-N→NH2OH→NO→N2O；菌株FX03既含NOR，也含NAP，其脱氮途径为NH4+-N→NH2OH→NO2--N→NO3--N。 （3）复合菌株XH02+XH03、YH01+YH02在异养硝化和好氧反硝化过程中都能够相互协同，较单菌株提高了脱氮效率。初始氮源浓度为100mg/L时，两复合菌株在24h对NH4+-N的去除率分别为97.1%和93.8%，对NO3--N的去除率分别达到96.7%和97.8%。 （4）用复合菌株YH01+YH02强化好氧SBR反应器，NO3--N、TN和COD的去除率分别提高了12.1%、7.2%和9.5%；强化反应器中菌群在属水平上相对丰度和多样性均呈先升高后下降的趋势；主成分分析和聚类分析大致把强化反应器运行过程分为4个阶段，分别对应于0～3d、6d、9～15d和18～21d；目标菌YH01的相对丰度变化趋势为先上升后下降，YH02的变化趋势为先上升然后稳定。 （5）复合菌株YH01+YH02强化两级好氧SBR脱氮工艺时，当调节C/N为8，COD和NO3--N的去除率均达到90%以上；YH01和YH02在二级反应器中相对丰度分别为4.2%和2.6%。

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