缺氧-好氧生物脫氮過(guò)程中N-,2-O的逸出規(guī)律研究.pdf

1、N2O不僅是一種重要的溫室氣體，還參與平流層中臭氧的破壞，已成為影響自然生態(tài)系統(tǒng)、威脅人類(lèi)生存基礎(chǔ)的重大問(wèn)題。廢水處理過(guò)程是N2O的重要排放源之一，N2O既產(chǎn)生于硝化過(guò)程也產(chǎn)生于反硝化過(guò)程。因此，積極的研究生物脫氮過(guò)程中N2O的產(chǎn)生機(jī)制及控制具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本論文基于缺氧-好氧SBR反應(yīng)器，研究了硝化和反硝化過(guò)程中N2O的釋放規(guī)律，并建立了與N2O釋放關(guān)系密切的功能基因的克隆文庫(kù)，為從微生物種群結(jié)構(gòu)方面調(diào)控N2O的逸出提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

2、。 試驗(yàn)結(jié)果表明，缺氧-好氧SBR反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行期間，污泥沉降性能良好，沉降比為18-20％；系統(tǒng)對(duì)污染物的去除效果良好，COD、氨氮、總氮和總磷的平均去除率分別為93．6％、96％、47．8％和85．2％。 典型周期內(nèi)，COD的降解主要發(fā)生在攪拌階段的前60min內(nèi)，攪拌階段前30min，反硝化反應(yīng)迅速，至攪拌第30min，NO3--N降至0．44mg/L，而NO2--N濃度達(dá)到最大值為4．30mg/L。攪拌末期，

3、混合液中幾乎監(jiān)測(cè)不到N02--N。NH4+-N的降解主要發(fā)生在好氧階段，經(jīng)過(guò)150min的好氧硝化，氨氮的濃度降至0，NO2--N在曝氣段的第120min達(dá)到最大值（0．82mg/L），周期第310min時(shí)，混合液中NO2--N幾乎被完全氧化，此時(shí)NO3--N的濃度達(dá)到最大。 DO、pH和ORP三者的變化與污染物濃度的變化在時(shí)間上基本吻合呈對(duì)應(yīng)關(guān)系，可作為以后研究中攪拌、曝氣反應(yīng)控制參考時(shí)間。 N2O的釋放主要發(fā)

4、生于曝氣階段，即好氧硝化作用過(guò)程。攪拌階段，即缺氧反硝化過(guò)程釋放的N2O遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于曝氣階段的釋放量。SPSS統(tǒng)計(jì)軟件分析表明好氧硝化階段混合液中NO2--N的濃度和N2O的釋放量之間具有顯著的正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)的sig．為0．017。攪拌階段N2O的釋放速率在0．0l-0．20mg min-1 m-3之間，曝氣階段N2O的釋放速率在0．17-5．26mg min-1 m-3之間。 對(duì)六種DNA提取方法進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示，不同的

5、提取方法得到的DNA的濃度和純度各不相同，其中方法Ⅲ得到的DNA的A260/A280接近1．80，純度最高。對(duì)其DGGE圖譜進(jìn)行聚類(lèi)分析發(fā)現(xiàn)六種提取方法之間的相似性均達(dá)到74％以上。 引物濃度、Taq酶量、Mg2+濃度、DNA模板稀釋倍數(shù)、退火溫度和循環(huán)次數(shù)對(duì)PCR擴(kuò)增的特異性影響較大。對(duì)PCR擴(kuò)增體系和條件進(jìn)行了優(yōu)化：引物濃度0．3μM，Taq酶0．5U，Mg2+濃度2mM，DNA稀釋倍數(shù)5，退火溫度52℃，34個(gè)循環(huán)。

6、 克隆文庫(kù)分析結(jié)果顯示，amoA基因文庫(kù)絕大多數(shù)序列歸為β-變形菌綱，所占比例為91．3％。Nitrosomonas sp．為系統(tǒng)中含有amoA功能基因的優(yōu)勢(shì)菌種，在氨氮轉(zhuǎn)化為羥胺的過(guò)程中起著主導(dǎo)作用。nosZ基因多樣性較為豐富，含有α-Proteobacteria綱的紅桿菌屬（Rhodobacter）和固氮螺菌屬（Azospirillum）、β-Proteobacteria綱的纖發(fā)菌屬（Leptothrix）和固氮弓菌屬（Azo