碳源类型对生物脱氮除磷_碳源调控磷回收系统菌群结构与功能的影响

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1、学校代码：10255学号：2161453硕士学位论文DONGHUAUNIVERSITYMASTER’SDISSERTATION碳源类型对生物脱氮除磷/碳源调控磷回收系统菌群结构与功能的影响EFFECTOFCARBONSOURCESONMICROBIALCOMMUNITYANDFUNCTIONINBIOLOGICALBIO-NUTRIENTREMOVAL-CARBONREGULATIONANDPHOSPHORUSRECOVERYSYSTEM学科专业：环境工程作者姓名：朱佳超导师：田晴答辩日期：2018.05.30东华大学硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称

2、职务工作单位李方教授答辩委员会主席东华大学吴德礼副教授答辩委员会委员同济大学张海春高级工程师答辩委员会委员上海市环境监测中心马春燕讲师答辩委员会秘书东华大学东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关

3、保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日碳源类型对生物脱氮除磷/碳源调控磷回收系统菌群结构与功能的影响摘要氮、磷废水的排放是造成水体富营养化的主要原因，磷资源也因此大量流失。在对废水进行脱氮、除磷的同时回收并再利用废水中的磷已成为当前研究热点。在碳源调控

4、/磷回收强化脱氮除磷工艺（BBNR-CPR）中，通过在磷回收过程投加有机补充碳源，促进BBNR-CPR工艺中附着生长微生物合成聚羟基烷酸酯（PHA）和脂肪酸作为微生物胞内碳源，利于促进系统反硝化和除磷。本论文研究比较了乙酸和丙酸分别作为补充碳源时对BBNR-CPR系统内生物膜PHA与脂肪酸合成量与组成变化及脱氮除磷效果的影响。在优化了PHA等胞内碳源物质的的测试分析方法的基础上，实验结果表明：BBNR-CPR系统内生物膜合成的PHA种类主要有：短链PHA（scl-PHA）中单体包括3-羟基丁酸（3HB）和3-羟基戊酸（3HV）；中长链PHA（mcl-PHA

5、）中单体包括：3-羟基辛酸甲酯（3HO）、3-羟基十二酸甲酯（3HHD）、3-羟基十四酸甲酯（3HTD）等。在磷回收后的第1、3、5天，使用丙酸为补充碳源的生物膜样品中PHA的总量为0.266g/g生物膜，0.236g/g生物膜和0.210g/g生物膜，合成量大于乙酸，并且含有更高比例的mcl-PHA。生物膜内合成的脂肪酸种类主要有：C12-C18等饱和脂肪酸。使用丙酸为补充碳源的生物膜样品中脂肪酸的总量为22.0mg/g生物膜，16.3mg/g生物膜和16.2mg/g生物膜，高于乙酸为补充碳源时的合成量。在磷回收过程中，丙酸的利用速率更快，且厌氧释磷量大

6、于乙酸。此外，本论文通过宏基因组测序分析，研究了BBNR-CPR系统内功能基因与物种的关系，发现在BBNR-CPR系统生物膜内，Candidatus_Accumulibacte属、Candidatus_Competibacter属和Thauera属（陶厄氏菌属）是具有PHA与脂肪酸合成功能的主要功能菌群。并利用16SrRNA高通量测序分析研究了投加的补充碳源类型对BBNR-CPR生物膜种群组成的影响。实验结果表明：BBNR-CPR系统内的优势菌群包括：Candidatus_Accumulibacter属在分别以乙酸和丙酸为补充碳源的生物膜样品中的丰度分别为

7、22.9%和23.1%，Candidatus_Competibacter属的丰度分别为16.6%和18.1%，Thiodictyon属（网硫菌属）的丰度分别为10.2%和4.2%，Thauera属（陶厄氏菌属）的丰度分别为1.61%和2.48%等。因此在丙酸为补充碳源的生物膜样本中具有丰度更高的PHA与脂肪酸合成功能物种，使得生物膜能够合成更多的PHA或脂肪酸，从而有利于脱氮除磷效果的提高。本研究进一步揭示BBNR-CPR系统内具有脱氮除磷以及PHA/脂肪酸合成功能的物种并初步探索各物种之间的相互关系与作用，拓宽了对脱氮除磷物种的认知，为未来BBNR-CP

8、R系统的研究发展提供了新的思路和方向。关键词：BBNR-CPR；碳