含β-protebacteria种群特性及有机污物降解关键技术基础

焦化废水是高浓度难降解有机废水中的典型代表，有"三致"作用，危害极大，如何使COD、NH3-N同时达到国家一级排放标准是当今研究的热点和难点。焦化废水中芳香族、杂环类及脂肪类等难降解有机污染物容易对细菌的繁殖产生抑制作用，需要特别应对。我们将自行分离培养的睾丸酮丛毛单胞菌株投入厌氧生物滤池-好氧三相生物循环流化床工艺，预试验结果显示，形成的含β-protebacteria优势菌群对其降解有特效。课题将采用SEM、TEM、16SrRNA、DGGE、Real-time PCR及 Fish等研究手段，探究悬浮载体生物膜上优势菌群特性、动态变化及其与活性污泥菌群的交互作用机制，分析其与DO、T、动力学条件等影响因子间的相互关系，探讨如何实现菌群的最佳匹配，达到既可降解苯酚类污染物，又能去除芳香族、杂环类及脂肪类等极难降解有机污染物的目的，为实现COD、NH3-N同时达标提供新的思路及科学依据。

焦化废水是高浓度难降解有机废水中的典型代表，有"三致"作用，危害极大，如何使COD、NH3-N同时达到国家一级排放标准是当今研究的热点和难点。焦化废水中大分子难降解有机污染物容易对细菌的繁殖产生抑制作用，需要特别应对。课题组将自行分离培养的优势菌株投入到焦化废水生化处理系统，形成了以β-protebacteria优势菌群为主的微生态体系，研究表明，在无外加营养源的条件下，焦化废水COD去除率即可达到95.0%左右，氨氮去除率达98.0%以上，出水COD浓度在50mg/L以下，氨氮浓度低于1mg/L，达到国家一级排放标准(GB16171-2012)，解决了制约COD、NH3-N同时达标的关键性科学问题。首先，采用扫描电镜、生物显微镜、真彩共聚焦、16SrRNA基因文库分析、DGGE及PCR等手段，确定了生物膜上的相，优势种群及微生态体系的构成，研究并确定了最适HRT、回流比、曝气量、pH等参数及影响机制；第二，采用Heatmap，PCA分析手段，特别针对焦磷酸测序结果进行了群落聚类分析和群落结构研究，探究了生物膜形成、生物相形态结构及数量与DO、T、动力学条件等环境影响因子间的相互关系，揭示了去除效果与优势种群变化及环境影响因子之间的变化规律；第三，结合GC-MS等分析手段对大分子有机污染物（如吡啶等）的降解途径及代谢作用机制进行了探讨；最后，课题组又以实际焦化废水为研究对象，对项目研究成果进行了验证，证实了课题组研究成果的科学性和可靠性，为β-protebacteria优势菌群应用于焦化废水（或垃圾渗滤液）等高浓度难降解有机废水处理提供了理论基础及科学依据。该项目科学研究成果应用后将具有生物膜系统启动快、处理效果好、操作简便、处理成本低及绿色无害化等优势，具有广阔的工业化应用前景。