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

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1、博士学位论文厌氧氨氧化菌的富集培养及优势菌Jetteniaasiatica有机营养特性研究STUDYONTHEANAMMOXBACTERIAENRICHMENTANDORGANOTROPHICCHARACTERISTICSOFPREDOMINANTBACTERIAJETTENIAASIATICA黄晓丽哈尔滨工业大学2015年3月国内图书分类号：X703学校代码：10213国际图书分类号：614.7密级：公开工学博士学位论文厌氧氨氧化菌的富集培养及优势菌Jetteniaasiatica有机营养特性研究博士研究生：黄晓丽导师：高大文教授申请学位：工学博士学科：

2、环境科学与工程所在单位：市政环境工程学院答辩日期：2015年3月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:X703U.D.C:614.7DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringSTUDYONTHEANAMMOXBACTERIAENRICHMENTANDORGANOTROPHICCHARACTERISTICSOFPREDOMINANTBACTERIAJETTENIAASIATICACandidate：HuangXiaoliSupervisor：Prof.GaoDawenAcademicDeg

3、reeAppliedfor：DoctorofEngineeringEnvironmentalScienceandSpeciality：EngineeringSchoolofMunicipalandAffiliation：EnvironmentalEngineeringDateofDefence：March,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要厌氧氨氧化细菌（AnaerobicAmmonia-OxidizingBacteria，简称AAOB）是地球氮素循环的重要参与

4、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CandidatusKueneniastuttgartiensi、CandidatusBrocadiafulgidaa、CandidatusAnammoxoglobuspropionicus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（ExpandedGranularSl

5、udgeBed，EGSB）反应器富集出以CandidatusJetteniaasiatica（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（AnaerobicAmmoniumOxidation,ANMMOX）富集培养物活1315性及生长的影响；借助于C和N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HRT5.5~3h、温度33±2℃、碳酸氢盐为唯一碳源等条件下启动EGSB

6、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33的最高总氮负荷为6.59kgN/（m·d），最大总氮去除负荷为5.84kgN/（m·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、qPCR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0.49hzo拷贝/16S总

7、菌拷贝提高到0.83hzo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（≤30mg/L）和丙酸盐（≤50mg/L）对AAOB脱氮过程无明显影响（P>0.05）。qPCR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（≥200mg/L）和+丙酸盐（≥400mg/L）培养条件下，NH4

8、-N去除率显著下降（P<0.001）。1315采用C和N稳定同位素