厌氧氨氧化菌的富集培养及优势菌Jettenia asiatica有机营养特性研究
发布时间：2020-07-31 22:37
【摘要】：厌氧氨氧化细菌(Anaerobic Ammonia-Oxidizing Bacteria,简称AAOB)是地球氮素循环的重要参与者,能够在厌氧或缺氧的条件下以亚硝酸盐为电子受体氧化铵盐,并最终产生氮气和硝酸盐。得益于该菌的自养性和厌氧性,厌氧氨氧化工艺相比传统生物脱氮技术可以降低能耗,近年来广受关注。一直以来人们认为AAOB遵循化能自养型生长方式,但是近年来关于AAOB基因组学等研究的结果表明:AAOB中的Candidatus Kuenenia stuttgartiensi、Candidatus Brocadia fulgidaa、Candidatus Anammoxoglobus propionicus等具有有机营养型代谢的能力。本研究利用膨胀污泥颗粒床(Expanded Granular Sludge Bed,EGSB)反应器富集出以Candidatus Jettenia asiatica(J.asiatica)为优势菌种的AAOB菌群;考察了小分子有机物对厌氧氨氧化(Anaerobic Ammonium Oxidation,ANMMOX)富集培养物活性及生长的影响;借助于13C和15N稳定同位素示踪技术与纳米二次离子探针技术,分析了J.asiatica对乙酸、丙酸和氨氮的吸收和转化特点,对J.asiatica代谢这三种物质的代谢途径进行了探讨。研究以ANAMMOX污泥为接种物,在HRT 5.5~3 h、温度33±2℃、碳酸氢盐为唯一碳源等条件下启动EGSB反应器,对AAOB进行富集。EGSB达到稳定运行后,平均NH4+-N与NO2--N去除率分别为92.13%和92.12%,稳定运行期间的最高总氮负荷为6.59 kg N/(m3·d),最大总氮去除负荷为5.84 kg N/(m3·d)。获得的ANAMMOX富集培养物呈亮红色、颗粒态,颗粒的形状不规则且由许多球状的亚单位组成,内部微生物的形态以球菌为主,菌体形态相对一致,直径为0.8~1.2μm。FISH、q PCR及克隆测序结果表明,接种物通过富集培养,其AAOB的相对丰度由57.69%提高到83.32%,AAOB的特征基因hzo拷贝数由0.49 hzo拷贝/16S总菌拷贝提高到0.83 hzo拷贝/16S总菌拷贝,ANAMMOX富集培养物中的优势菌种为J.asiatica。分别以乙酸、丙酸和丙氨酸为碳源对以J.asiatica为优势菌种ANAMMOX富集培养物的脱氮活性及增殖特性进行研究,结果表明,低浓度的乙酸盐(≤30 mg/L)和丙酸盐(≤50 mg/L)对AAOB脱氮过程无明显影响(P0.05)。q PCR结果清晰地表明了以J.asiatica为优势菌种的ANAMMOX富集培养物能够在低浓度乙酸盐和丙酸盐条件下以较低的生长速率生长。在较高浓度的乙酸盐(≥200 mg/L)和丙酸盐(≥400 mg/L)培养条件下,NH4+-N去除率显著下降(P0.001)。采用13C和15N稳定同位素示踪技术与纳米二次离子探针技术,在单细胞水平上分析J.asiatica对乙酸、丙酸和氨氮的吸收和转化特点,结果表明,乙酸盐和丙酸盐均可被J.asiatica吸收转化,而且能刺激了J.asiatica对无机碳源HCO3-的吸收。研究发现,J.asiatica对氨氮(15N标记)的吸收非常迅速,可在20 min内达到峰值,乙酸盐或丙酸盐的加入可以显著促进了J.asiatica对15NH4+-N的吸收。分析认为,这一促进作用是通过增加电子供体,强化亚硝酸盐和硝酸盐的还原反应而实现的。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703;X172
【图文】：
- 2 - 1-1AAOB 细胞内（潜在）氧化还原反应的自由能（pH=7.0，25oC，1atalf reactions and their energy yield involved in AAOB and versatileANAMMbased on Gibbs standard free energy at pH=7, 25oC, 1atm[18]究的目的和意义究的目的是利用反应器富集出具有较高密度、较高活性及较高MMOX 富集培养物，为后续的进一步生理生化研究提供种源对丰度较高的 ANAMMOX 富集培养物的基础上，考察不同小盐、丙酸盐和丙氨酸）对 AAOB 脱氮性能及生长的影响，探讨用的可行性。借助于稳定性同位素示踪技术和纳米二次离子探机物作用下 AAOB 对小分子有机物中13C 与氨氮中15N 的吸收AOB 对乙酸盐与丙酸盐的代谢途径。
图 2-1 EGSB-ANAMMOX 反应器示意图Fig. 2-1 Schematic diagram of EGSB-ANAMMOX reactor system泥与试验废水步富集厌氧氨氧化菌，本研究中使用了具有一定相对
图 2-2 NanoSIMS 样品经电子束扫描后的区域Fig.. 2-2 Target area after Primary Ion Beam统计与分析方法Microsoft Excel 2007Analysis ToolPak 进行数据统计学分析，计及 One-Way ANOVA 分析等；采用 Minitab 软件进行正
本文编号：2777099
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703;X172
【图文】：
- 2 - 1-1AAOB 细胞内（潜在）氧化还原反应的自由能（pH=7.0，25oC，1atalf reactions and their energy yield involved in AAOB and versatileANAMMbased on Gibbs standard free energy at pH=7, 25oC, 1atm[18]究的目的和意义究的目的是利用反应器富集出具有较高密度、较高活性及较高MMOX 富集培养物，为后续的进一步生理生化研究提供种源对丰度较高的 ANAMMOX 富集培养物的基础上，考察不同小盐、丙酸盐和丙氨酸）对 AAOB 脱氮性能及生长的影响，探讨用的可行性。借助于稳定性同位素示踪技术和纳米二次离子探机物作用下 AAOB 对小分子有机物中13C 与氨氮中15N 的吸收AOB 对乙酸盐与丙酸盐的代谢途径。
图 2-1 EGSB-ANAMMOX 反应器示意图Fig. 2-1 Schematic diagram of EGSB-ANAMMOX reactor system泥与试验废水步富集厌氧氨氧化菌，本研究中使用了具有一定相对
图 2-2 NanoSIMS 样品经电子束扫描后的区域Fig.. 2-2 Target area after Primary Ion Beam统计与分析方法Microsoft Excel 2007Analysis ToolPak 进行数据统计学分析，计及 One-Way ANOVA 分析等；采用 Minitab 软件进行正
本文编号：2777099
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