404 北京科技大学学报 第35卷 1.3.2生物膜分析 系统对氨氮的去除率稳定在58%左右，认为完成反 采用BA2302显微镜观察悬浮填料的生物相： 应器启动，此时系统对总磷的去除率下降到35%左 采用Quanta200 FEG ESEM环境扫描电镜观察载 右，对总磷的去除量稳定在2.5mgL-1左右.问时 体上的细菌分布 随着反应器的连续运行，黑色的火山岩载体上有黏 生物膜量的测定：取反应器中的填料于坩埚 稠状的乳灰白色物质附着：悬浮填料内侧长有肉眼 中，将坩埚在烘箱中105℃蒸发干，恒重m1.用 能见的淡黄色絮状物，局部形成新生的生物膜：沉 1%NaOH浸泡烘干后的填料，置于70℃的水浴中 淀区底部逐渐堆积有黑色的悬浮污泥，而上部的内 30min并不断搅拌；再用KQ-100M型超声波仪的 壁上附有少量黄色污泥， 超声波处理1min,并搅拌30s:用清水洗去脱落下 图4显示了加入微生物制剂后启动期间COD 来的生物膜，洗去生物膜后，将清洁填料置于坩埚 的去除效果变化情况.见挂膜初期COD的去除 再放入烘箱中在105℃下恒重，得到m2.生物膜质 率较低，仅有55%左右.其原因是：挂膜初期火山 量为m1-m2: 岩和悬浮填料的表面未形成稳定的生物群落，此时 1.3.3PCR-DGGE分析 系统对COD的去除是依靠微生物制剂的活化以及 DNA的提取：取O.8g微生物制剂投加到1 火山岩的吸附作用：之后，随着体系内微生物的稳 L模拟家庭生活污水中，在低曝气量下活化6d, 定增殖，COD的去除率有了明显上升，并几较快达 每天倒去1/2体积的混合液，并补充新制污水至1 到去除率85%的稳定状态 L,最终取100mL混合液.再取载体50mL,加入 60 70 50mL的无菌超纯水，超声处理30min.将各混合 白50 液于10000r-min1离心10min,采用土壤基因组 40 60芒 DNA提取试剂盒. 30 20 50 PCR扩增：上游引物为F341GC:下游引物为 餐 10 R518.采用50uL的反应体系，降落式PCR扩增程 日进水氨氮。出水氨氮·氨氮去除率 0 123456789101112 40 序为94℃、5min,94℃、40s,65℃、60s,72℃、 时间/d 30s:每个循环退火温度降低0.5℃，当温度降至55 图2启动期间氨氮处理效果 ℃后，以该温度扩增15个循环：72℃延伸10min. Fig.2 Removal efficiency of NHg-N during start-up DGGE分析：采用10%聚丙烯酰胺凝胶，变性 梯度为30%~60%，电泳缓冲液为三氨基甲烷-乙酸 10 60 9 电泳缓冲液(Tris acetate-EDTA buffer,,TAE),PCR 50 产物在130V、60℃条件下电泳4h,电泳完成后， 用Gel Red染色40min.微生物群落多样性采用香 40 农指数(Shannon-weaver diversity index,H')以及 3 2 30 辛普森指数(Simpson's index,D)来表征13-14，并 日一进水总磷·一出水总磷·一总磷去除 且利用Sorenson配对相似系数(pairwise similarity 率 0 20 123456789101112 coe伍cient,Cs)比较各样品DGGE指纹图谱间的相 时间/d 似性. 图3启动期间总磷处理效果 2结果与讨论 Fig.3 Removal efficiency of total phosphorus during start-up 2.1微生物制剂对反应器启动性能的影响 综合前述三个指标的去除率，可以看出出水总 启动期间氨氮和总磷的去除效果见图2和图3. 磷和COD达到稳定状态的所需时间(6d)远远低 从图2和图3中可以看出：挂膜初期，制剂中包含 于氨氨(10d),说明硝化菌的世代时间相对较长. 的微生物在适宜的条件下逐渐恢复活性，其数量也 2.2启动过程中微生物相生长变化 成倍增加，此时需要大量的碳、氨、磷等营养物质来 挂膜完成后，经过检测，A1区、A2区和O 供其生长：而后，由于硝化细菌生长缓慢，因此挂膜 区载体上生物量的平均值分别为10.70、16.07和 3d后，系统对氨氮的去除急剧下降，总磷去除率的 22.02gL-1,问时发现A1区和A2区活性生物膜 下降则是体系内微生物稳定生长的结果；10d后， 量随着填料床深度的不同而变化.· · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 卷 系统对氨氮的去除率稳定在 左右 , 认为完成反 应器启动, 此时系统对总磷 的去除率下降到 左 右 , 对总磷的去除量稳定在 ' 一 左右 同时 随着反应器的连续运行, 黑色的火山岩载体上有勃 稠状的乳灰 白色物质附着 悬浮填料 内侧长有 肉眼 能见的淡黄色絮状物, 局部形成新生的生物膜 沉 淀区底部逐渐堆积有黑色的悬浮污泥, 而上部 的内 壁上附有少量黄色污泥 图 显示了加入微生物制剂后启动期 间 的去除效果变化情况 可见挂膜初 期 的 去除 率较低 , 仅有 左右 其原因是 挂膜初期火 山 岩和悬浮填料的表面未形成稳定的生物群落, 此时 系统对 的去除是依靠微生物制剂的活化 以及 火山岩的吸附作用 之后, 随着体系内微生物的稳 定增殖, 的去除率有了明显上升, 并且较快达 到去除率 的稳定状态 哥渔米享 , 。 书进水氨氮 出水氨氮 氨氮去除率 ” ” 二 时间 图 启动期间氨氮处理效果 城碱侧说鸽工崛︵︸︶一切日 、, 一 一 瓣迷来李 二一六过水 一 币水芯象叭 `晕麟洲冰 说啊妈罐睡划︵︸︶助日 生物膜分析 采用 显微镜观察悬浮填料 的生物相 采用 环境扫描 电镜观察载 体上 的细菌分布 生物膜量 的测 定 取反应器 中的填料于柑锅 中, 将柑祸在烘箱 中 ℃蒸发干, 恒重 爪 用 浸泡烘干后的填料 , 置于 ℃的水浴中 并不断搅拌 再用 一 型超声波仪的 超声波处理 , 并搅拌 用清水洗去脱落下 来的生物膜 , 洗去生物膜后, 将清洁填料置于柑锅 再放入烘箱 中在 ℃下恒重, 得到 二 生物膜质 量为 二 一二 分析 的提取 取 微生物制剂投加到 模拟家庭生活污水中, 在低曝气量下活化 , 每天倒去 体积 的混合液 , 并补充新制污水至 , 最终取 混合液 再取载体 , 加入 的无菌超纯水, 超声处理 将各混合 液于 · 一`离心 , 采用土壤基因组 提取试剂盒 扩增 上游引物为 下游引物为 采用 卜 的反应体系, 降落式 扩增程 序为 、 , 、 , ℃、 , 、 每个循环退火温度降低 ℃, 当温度降至 ℃后, 以该温度扩增 个循环 ℃延伸 分析 采用 聚丙烯酞胺凝胶 , 变性 梯度为 、 , 电泳缓冲液为三氨基 甲烷一乙酸 电泳缓冲液 肠 , , 产物在 、 ℃条件下电泳 , 电泳完成后, 用 染色 微生物群落多样性采用香 农指数 一 , ` 以及 辛普森指数 , , 来表征 `一` , 并 且利用 配对相似系数 而 , 比较各样品 指纹图谱间的相 似性 结果与讨论 微生物制剂对反应器启动性 能的影响 启动期间氨氮和总磷的去除效果见图 和图 从图 和 图 中可 以看出 挂膜初期, 制剂中包含 的微生物在适宜的条件下逐渐恢复活性 , 其数量也 成倍增加, 此时需要大量的碳 、氮 、磷等营养物质来 供其生长 而后, 由于硝化细菌生长缓慢 , 因此挂膜 后, 系统对氨氮的去除急剧下降, 总磷去除率的 下 降则是体系 内微生物稳定生长的结果 后 , 时间 图 启动期间总磷处理效果 一 综合前述三个指标的去除率, 可以看 出出水总 磷和 达 到稳定状态 的所需时间 远远低 于氨氮 , 说明硝化菌的世代时间相对较 长 启动过程 中微生物相生长变化 挂膜完成后 , 经过 检测, 区 、 区和 区载体上 生物量 的平均值分别为 、 和 一`, 同时发现 区和 区活性生物膜 量 随着填料床深度的不同而变化