生物强化SBR系统中邻苯二甲酸二甲酯的降解

为实现低温条件下DMP的快速降解,在SBR反应器中,加入耐低温DMP降解菌Rhodococcus fascians STX-5,考察生物强化系统对DMP的去除效果,并通过设计特异引物,对邻苯二甲酸双加氧酶降解基因(phtA)进行扩增,利用荧光原位杂交(FISH)和实时荧光定量(q-PCR)对降解基因分布和丰度进行检测。结果表明,生物强化可显著提高DMP降解率(p<0.05),强化反应器在20℃和15℃的条件下,运行后期对1 000 mg/L的DMP平均去除率分别达90%和71%,而未经强化系统对DMP去除率为54%和32%。FISH结果显示,phtA基因在反应器运行不同时段其分布特征不同,当DMP降解率上升时,其分布范围变宽且更均匀。q-PCR结果进一步表明,phtA基因丰度与DMP降解成正相关,在反应器运行的后期MLVSS与phtA基因丰度成显著正相关(r=0.97,p<0.05)。当温度从20℃降至15℃时,未经强化系统中phtA基因从3.5×10~8copies/mg MLVSS下降到0.73×10~8copies/mg MLVSS,经强化的系统phtA基因数量在短暂下降后保持在4.5×10~8copies/mg MLVSS。

生物强化膜生物反应器(MBR)处理邻苯二甲酸二乙酯(DEP)效果及微生物群落结构分析

为强化邻苯二甲酸二乙酯(DEP)降解,将从活性污泥中分离的高效DEP降解菌Arthrobacter sp.LMS13运用到MBR反应器,考察强化系统对DEP去除效果,并通过实时荧光定量(q-PCR)和Illumina Mi Seq技术分别对系统运行期间邻苯二甲酸双加氧酶降解基因(phtA)数量以及微生物群落结构特征进行了分析.结果表明,强化系统能加快反应器启动,对进水浓度为800 mg·L-1的DEP,强化系统和未经强化系统在运行后期(61 d)对DEP平均去除率分别为81%和19%.q-PCR结果显示,在驯化阶段,phtA基因拷贝数上升,但当DEP浓度大于400 mg·L-1时,phtA基因数量下降;phtA基因拷贝数与DEP降解率呈正相关.Mi Seq测序结果进一步表明,高浓度DEP导致系统中群落多样性指数下降,但对强化系统多样性影响相对较小.反应器运行过程中,原活性污泥中占有较高比例的拟杆菌门(Bateroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)丰度降低,ε-变形纲(ε-Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)在反应系统中逐渐被淘汰,而β-变形纲(β-Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)成为系统中的优势菌门,其中红环菌属(Rhodocyclus)、博得氏杆菌属(Bordetella)、节杆菌属(Arthrobacter)为优势菌属,在DEP降解系统中起着主要作用,是保证DEP生物处理效果和维持反应器稳定运行的重要菌属.