厌氧氨氧化耦合部分反硝化处理低浓度氨氮废水

1.5 分析方法

1.5.1 常规指标分析

各项指标均按文献中的方法[15]进行测定：NH4+-N：纳氏试剂分光光度法;NO2−-N：(1-萘基)-乙二胺分光光度法;NO3−-N：紫外分光光度法;pH采用雷磁PHS-3C型pH计;MLSS和MLVSS采用重量法。

1.5.2 荧光原位杂交

接种的厌氧氨氧化颗粒污泥中的微生物菌群采用荧光原位杂交法进行分析，具体操作参照文献中的方法[16]进行。颗粒污泥采用冷冻切片机(Leica CM 1950，Germany)进行切片，杂交后的样品通过激光共聚焦显微镜(TCS SP8，莱卡)进行观察，并在100倍的物镜下采集图像。

实验所用探针如表1所示，总细菌采用Eub338mix(为Eub338，Eub338Ⅱ及Eub338Ⅲ三者等体积混合)，厌氧氨氧化菌采用Amx368。厌氧氨氧化菌的定量是在每个污泥样品共随机采集 50 张图像，经 Image-Pro Plus 软件处理后，统计目标微生物占总生物量的比例。

表1 荧光原位杂交实验中监测厌氧氨氧化菌所用探针

1.6 速率及转化效率计算

部分反硝化过程的速率及亚硝氮积累率按式 (1)~(3)计算：

厌氧氨氧化过程的速率按式 (4)~(6)计算：

2 结果与讨论

2.1 厌氧氨氧化接种污泥种群结构

接种的厌氧氨氧化污泥荧光原位杂交照片如图1所示。图1中显示红色荧光信号(厌氧氨氧化菌)与绿色荧光信号(总细菌)的重合度较高，且颗粒污泥的荧光信号呈环形，外部荧光信号比内部强，这是因为受传质阻力的影响，使得颗粒污泥外部基质浓度较高，颗粒内部基质不足而引起细胞自融所致。由局部放大图(图1(d))可见颗粒污泥微生物以微小的菌落群聚集分布，各群落间可能含有大量胞外聚合物，而胞外聚合物有利于污泥颗粒化。厌氧氨氧化菌的含量占总细菌含量的(90.39±4.76)%，说明接种污泥中厌氧氨氧化菌为优势菌属，接种该污泥有利于耦合实验的进行。

图1 接种厌氧氨氧化颗粒污泥FISH分析

2.2 耦合前部分反硝化与厌氧氨氧化污泥活性

图2为部分反硝化污泥的反应活性测定结果。实验结果显示，随着反应的进行，硝酸盐浓度逐渐降低，同时亚硝酸盐浓度逐渐增加。反应起始时测得NO3−-N与NO2−-N浓度分别为32.45 mg˙L−1与0.68 mg˙L−1，反应60 min时测得NO3−-N与NO2−-N浓度分别为0.81 mg˙L−1与29.22 mg˙L−1,反应过程中硝酸盐的还原量与亚硝酸盐的积累量大致相同,可实现亚硝酸盐的稳定积累。由式 (1)~式 (3)计算可得硝酸盐的还原速率为257.68 mg˙(g˙h)−1,亚硝酸盐的积累速率为225.76 mg˙(g˙h)−1,亚硝氮的积累率高达90.19%。

图2 部分反硝化反应过程中NO3−-N与NO2−-N浓度随时间的变化.

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