生態(tài)因子對(duì)硫酸鹽還原系統(tǒng)中微生物群落動(dòng)態(tài)影響的表征.pdf

1、高濃度硫酸鹽廢水的排放引起了嚴(yán)重的生態(tài)學(xué)問(wèn)題，為此，各國(guó)對(duì)這類廢水的最高排放濃度均有嚴(yán)格的限定，硫酸鹽廢水的生物處理技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生。硫酸鹽還原微生物(SRP)作為硫酸鹽廢水處理的主體，其代謝活性和處理效能受碳源種類、碳硫比、進(jìn)水堿度和抑制劑等各種生態(tài)因子的影響，表現(xiàn)出明顯的群落動(dòng)態(tài)過(guò)程。從工藝運(yùn)行的穩(wěn)定性和對(duì)硫化物資源化角度考慮，非常有必要對(duì)硫酸鹽高效處理的影響因子以及其中的重要功能微生物進(jìn)行全面深入的分析和認(rèn)識(shí)。
　　應(yīng)用最新的

2、分子生物學(xué)技術(shù)并結(jié)合對(duì)工藝運(yùn)行狀態(tài)的分析，分別就不同的工藝運(yùn)行條件，包括對(duì)不同碳源(電子供體)的利用、降低的堿度對(duì)硫酸鹽還原過(guò)程的影響，投加SRP抑制劑鉬酸鹽和硝酸鹽對(duì)反應(yīng)器運(yùn)行效果的影響等進(jìn)行了分析，并對(duì)相應(yīng)的功能微生物類群的動(dòng)態(tài)變化以及微生物結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系進(jìn)行了探討。
　　反應(yīng)器的啟動(dòng)時(shí)間取決于碳源的復(fù)雜性和可利用性，通過(guò)投加SRP易于利用的碳源能夠縮短啟動(dòng)時(shí)間。不同碳源反應(yīng)器在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)群落多樣性依次為：種泥>乙酸和乙醇>

3、糖蜜>葡萄糖>乳酸反應(yīng)器。而且SRP數(shù)量與硫酸鹽去除率呈現(xiàn)明顯正相關(guān)，主成分分析(PCA)對(duì)相應(yīng)樣品末端限制性片段(TRF)圖譜分析表明，以糖蜜和葡萄糖為碳源的群落聚為一組，其它底物的群落為另一組。以乙酸-乙醇為碳源的完全氧化型硫酸鹽還原反應(yīng)器約經(jīng)35d的運(yùn)行，硫酸鹽去除率僅達(dá)到80％左右，形成以Desulfomicrobium、Desulfococcus、Aminomonas和Anaerolinea等屬菌株為優(yōu)勢(shì)類群，乙醇去除后，SR

4、P相對(duì)數(shù)量明顯增加，Desulfomicrobium條帶顯著加強(qiáng)，產(chǎn)酸發(fā)酵微生物類群減少，表明乙醇的投加增加了完全氧化型硫酸鹽還原反應(yīng)器中微生物類群的復(fù)雜性，大量的產(chǎn)酸發(fā)酵微生物得以富集。
　　以糖蜜為碳源反應(yīng)器中堿度降低時(shí)，微生物群落表現(xiàn)出明顯的動(dòng)態(tài)演替過(guò)程。堿度從4000mg/L降低到3000mg/L的過(guò)程中，Dysgonomonas sp.、Sporobacter sp.、Obesumbacterium sp.和Clostr

5、idium sp.得以富集；當(dāng)繼續(xù)降至1500mg/L時(shí)，Dysgonomonas sp.、Sporobacter sp.和Obesumbacterium sp.消亡，Desulfovibrio sp.和Clostridium sp.的某些菌種得以大量富集，而部分常駐菌群沒(méi)有顯著變化。硫酸鹽還原過(guò)程需要一個(gè)最低的堿度閾值，堿度向該閾值靠近時(shí)，硫酸鹽去除率和相應(yīng)的功能微生物群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯的響應(yīng)。同時(shí)應(yīng)用FISH對(duì)反應(yīng)器運(yùn)行過(guò)程中5個(gè)時(shí)間

6、點(diǎn)中的SRP進(jìn)行半定量分析，表明隨著反應(yīng)器運(yùn)行優(yōu)勢(shì)種屬分別為：Desulfovibrio、Desulfobacter、Desulfovibrio、Desulfobacter和Desulfovibrio，同SSCP圖譜和反應(yīng)器狀態(tài)具有較好符合性。
　　以乳酸為碳源的硫酸鹽還原反應(yīng)器僅19d既達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，降低進(jìn)水中的COD至1000mg/L沒(méi)有引起群落的明顯變化；加入0.1mmol/L～0.4mmol/L的鉬酸鹽后，SRP幾乎全部被

7、抑制，末端揮發(fā)酸產(chǎn)物經(jīng)歷了從乙酸乙醇-乙酸丙酸-乙酸乙酸的轉(zhuǎn)變過(guò)程，Clostridium、Bacteroides和Ruminococcus等屬菌株成為鉬酸鹽抑制時(shí)的優(yōu)勢(shì)類群，文庫(kù)分析表明，此時(shí)SRP類群已經(jīng)低于群落比例的4%，F(xiàn)irmicutes上升到整個(gè)群落的64%，通過(guò)文庫(kù)序列和SSCP條帶序列構(gòu)建的進(jìn)化樹(shù)基本一致。同樣以乳酸為碳源的反應(yīng)器，穩(wěn)定期形成以Clostridium、Desulfobulbus和Desulfovibrio