ABR反应器中不同COD/SO值对微生物群落结构的影响研究

摘要

采矿、冶金、化工等行业产生的高浓度硫酸盐废水排入水体,会直接危害人体健康和生态平衡。尤其是废水中的重金属离子无法被生物降解,进入环境后会在环境中不断蓄积而难以去除,造成环境的长期污染,因此治理酸性废水成为世界各国亟待解决的重大问题。硫酸盐还原菌(Sulphate Reducing Bacteria,SRB)厌氧法是处理该类废水具有运行成本低、处理潜力大、工艺稳定、选择性高、吸附容量大等优点,且不造成二次污染。在硫酸盐还原过程中废水中如果存在重金属可与H2S形成金属沉淀物而得到去除,因此微生物法也成为有潜力的处理酸性矿山废水的方法。
　　 厌氧折流板反应器(Anaerobic baffle reactor,ABR)因其特殊的结构,具有水力条件好、抗冲击负荷、构造简单、造价低廉等诸多优点,在工业废水和生活废水处理中已得到广泛应用。本文通过ABR反应器处理高浓度硫酸盐废水的连续流试验,考察了不同COD/SO42-值下硫酸盐负荷率对SO42-去除率的影响。并分析了在不同COD/SO42-值下反应器内微生物群落结构特点和多样性变化。实验结果容下:
　　 1.COD/SO42-值一定时,加大SO42-浓度(1000 mg/L～2500 mg/L)来提高负荷会使SO42-去除率下降,而通过加大进水量来提高负荷(SO42-浓度为2000 mg/L)SO42-去除率呈现先上升后下降的趋势;随着COD/SO42-值的提高,反应体系对硫酸盐负荷的耐受能力也逐渐增强,SO42-去除率的下降趋势平缓。
　　 2.应用PCR-RFLP和测序分析对ABR反应器内细菌和古菌16SrDNA基因进行了多样性和系统发育研究,分析了在不同COD/SO42-值下反应器内微生物群落结构特点和多样性变化。实验获得的140个细菌克隆子包含有26种系统发育型,可划分为9个类群,分别为:α-proteobacteria,γ-proteobacteria,δ-proteobacteria、Firmicutes、Bacteroides sp、Syntrophomonas、Desulfovibrio sp、Sulfur-oxidizingbacteria和Acidobacteria。获得的75个古菌克隆子包含有8种系统发育型,可划分为4个类群,分别为:Methanobacterium、Methanosaeta、Methanospirillum和Methanomicrobium。在COD浓度不变的情况下,随着COD/SO42-值的提高,COD去除率有所提高,泥样中总的proteobacteria的数量在逐渐增加,而Desulfvibrio sp.的数量逐渐降低,这表明产甲烷菌所受的抑制作用逐渐减小,开始占据优势。但由于进水SO42-浓度均小于2000mg/L,在整个过程中硫酸盐还原作用对产甲烷过程并未发生显著抑制作用,所以其COD去除率基本都在90％以上。