不同溶解氧間歇曝氣對(duì)亞硝酸鹽氧化菌的影響

包 鵬，王淑瑩，馬 斌，張 瓊，彭永臻 （北京工業(yè)大學(xué)，北京市水質(zhì)科學(xué)與水環(huán)境恢復(fù)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京污水脫氮除磷處理與過(guò)程控制工程技術(shù)研究中心，北京 100124）

不同溶解氧間歇曝氣對(duì)亞硝酸鹽氧化菌的影響

包 鵬，王淑瑩*，馬 斌，張 瓊，彭永臻 （北京工業(yè)大學(xué)，北京市水質(zhì)科學(xué)與水環(huán)境恢復(fù)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京污水脫氮除磷處理與過(guò)程控制工程技術(shù)研究中心，北京 100124）

為了解溶解氧對(duì)間歇曝氣模式下亞硝酸鹽氧化菌（NOB）種群結(jié)構(gòu)的影響，在以城市污水為處理對(duì)象，以間歇曝氣方式運(yùn)行的SBR反應(yīng)器中，檢測(cè)兩種主要 NOB菌（Nitrospira、Nitrobacter）在低溶解氧運(yùn)行時(shí)期（55d）和高溶解氧運(yùn)行時(shí)期（113d）數(shù)量及結(jié)構(gòu)的變化.結(jié)果表明，在低溶解氧運(yùn)行時(shí)期Nitrospira的含量遠(yuǎn)高于Nitrobacter的含量，與Candidatus Nitrospira defluvii相似性較高的菌種為Nitrospira的優(yōu)勢(shì)菌種；而進(jìn)入高溶解氧運(yùn)行時(shí)期后，Nitrospira含量逐漸降低，相反 Nitrobacter含量逐漸升高成為主要 NOB菌群，并且其大多數(shù)菌種與Nitrobacter winogradskyi菌相似.另外，在低溶解氧運(yùn)行轉(zhuǎn)變?yōu)楦呷芙庋踹\(yùn)行階段出現(xiàn)了一定的亞硝酸積累，并在Nitrobacter成為優(yōu)勢(shì)NOB菌群過(guò)程中逐漸消失.

溶解氧；亞硝酸鹽氧化菌；Nitrospira；Nitrobacter

亞硝酸鹽氧化菌（NOB）是生物法脫氮過(guò)程中硝化反應(yīng)主要參與菌種之一［1-4］，其數(shù)量及種群結(jié)構(gòu)也直接影響著污水處理工藝的硝化效果.然而在生物法污水處理工藝中，DO、pH值、溫度等工藝參數(shù)或特殊運(yùn)行方式均可能對(duì)NOB的種群結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響.因此，探究各類工藝參數(shù)及運(yùn)行方式對(duì)NOB種群結(jié)構(gòu)的影響對(duì)生物法脫氮技術(shù)具有較大理論及實(shí)際意義的.近年來(lái)，間歇曝氣逐漸成為一種新型的運(yùn)行方式應(yīng)用于活性污泥法生物脫氮處理工藝中［5-8］.關(guān)于間歇曝氣的研究主要集中于處理效果及啟動(dòng)短程硝化等方面，如：Li等［6］啟動(dòng)的間隙曝氣反應(yīng)器能夠穩(wěn)定的處理高氨氮廢水；Yang等［5］運(yùn)行的移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器利用間隙曝氣模式成功實(shí)現(xiàn)了短程硝化反硝化的脫氮方式.然而，關(guān)于間隙曝氣模式中相關(guān)工藝參數(shù)（如溶解氧、pH值、間歇曝氣時(shí)間）對(duì)硝化微生物影響的研究較少，且大多集中于硝化菌在活性污泥中的相對(duì)含量上［5-7］.關(guān)于對(duì)硝化微生物菌群結(jié)構(gòu)，尤其是NOB菌菌群結(jié)構(gòu)變化的研究一直鮮有報(bào)道.研究表明，Nitrospira和Nitrobacter是污水生物處理系統(tǒng)中最為常見(jiàn)的NOB種類［2-3］.其中 Nitrospira屬于 Nitrospirae菌門(mén)并適合在低底物濃度條件下生長(zhǎng). Nitrobacter屬于α-Proteobcateria菌門(mén)且更適應(yīng)高底物濃度.而溶解氧是NOB菌完成硝化作用的必要因素之一，同時(shí)也是間隙曝氣模式重要的工藝參數(shù)［2］.因此，本文以間歇曝氣城市污水SBR硝化反應(yīng)器為對(duì)象，研究不同DO濃度對(duì)兩種主要NOB菌（Nitrospira、Nitrobacter）數(shù)量及種群結(jié)構(gòu)變化的影響，進(jìn)一步豐富間歇曝氣運(yùn)行方式的基礎(chǔ)理論知識(shí)，為實(shí)際運(yùn)行提供理論支持.

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)裝置與運(yùn)行方式

試驗(yàn)裝置SBR反應(yīng)器容積為12L，有效容積10L，排水比為50%，污泥齡為30d.溫度控制在（25 ±1）℃左右，pH值為 7.1～7.8，機(jī)械攪拌器轉(zhuǎn)速為100r/min.每周期分為進(jìn)水、曝氣攪拌、沉淀、排水、閑置5個(gè)階段，其中進(jìn)水10min，曝氣攪拌時(shí)間由 DO值實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)控制（見(jiàn) 1.3），沉淀30min，排水10min，閑置10min.

1.2 試驗(yàn)用水及接種污泥

由于進(jìn)水中有機(jī)物會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)器中異養(yǎng)菌大量生長(zhǎng)，進(jìn)而降低硝化菌含量.為此將反應(yīng)器進(jìn)水設(shè)定為一個(gè)城市污水有機(jī)物去除反應(yīng)器的出水，從而提高反應(yīng)器中硝化菌比例，更有利于開(kāi)展反應(yīng)器硝化菌菌群變化方面的研究.其水質(zhì)指標(biāo)為：pH：7.2～7.8；NH4+-N：50.2～80.4mg/L；NO2－-N：0.12～5.43mg/L；NO3--N：0.04～1.24mg/L，COD：40～55mg/L，其中COD多為不可降解有機(jī)物.接種污泥取自處理某居民區(qū)生活污水的低 DO中試SBR反應(yīng)器，中試SBR硝化效果良好.

1.3 試驗(yàn)方案

反應(yīng)器共運(yùn)行165d，根據(jù)DO值不同可以分為2個(gè)階段：I階段為低DO運(yùn)行階段（0～55d），反應(yīng)器DO濃度控制在0.2～0.5mg/L左右.當(dāng)硝化結(jié)束時(shí)DO值出現(xiàn)驟升現(xiàn)象，實(shí)時(shí)控制裝置在DO值到達(dá) 0.75mg/L時(shí)停止曝氣攪拌進(jìn)入沉淀階段；II階段為高 DO運(yùn)行階段（55～165d），反應(yīng)器DO濃度控制在1.5～2.3mg/L左右.當(dāng)硝化結(jié)束時(shí)DO值出現(xiàn)驟升現(xiàn)象，實(shí)時(shí)控制裝置在DO值到達(dá)3mg/L時(shí)停止曝氣攪拌進(jìn)入沉淀階段.

1.4 檢測(cè)指標(biāo)及分析方法

溫度，pH及DO值均采用WTW Multi-340i及相應(yīng)檢測(cè)探頭（WTW 公司，德國(guó)）進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)；進(jìn)出水中NH4+-N，NO2－-N 及NO3

－-N 濃度由Quickchem?8500流動(dòng)注射儀（Hach公司，美國(guó)）進(jìn)行檢測(cè)；利用 Fast DNA Spin Kit for Soil（QBIOgen Inc.，Carlsba，CA，美國(guó)） DNA提取試劑盒提取反應(yīng)器活性污泥樣品的總DNA.

表1 試驗(yàn)所用引物及退火溫度Table 1 Primers list and annealing temperature

定量PCR采用SYBR-Green法，Nitrobacter和Nitrospira所用引物見(jiàn)表1.定量 PCR擴(kuò)增的20μL體系配置如下：10μL SYBR?Premix Ex Taq? （Takara，Dalian，China）、 0.4μL ROX Reference Dye50，、0.2μL 前后引物、2μL 樣品DNA.反應(yīng)條件為：預(yù)加熱96℃ 3min；隨后進(jìn)行35周期擴(kuò)增反應(yīng)（變性95℃ 30s，退火條件見(jiàn)表1，延伸72℃，30s）.對(duì)階段I和II末的活性污泥樣品中Nitrobacter和Nitrospira進(jìn)行PCR反應(yīng)，所用引物見(jiàn)表1.將擴(kuò)增產(chǎn)物與pGEM-T Easy （Progmega，Madison， WI， USA）載體進(jìn)行連接后，轉(zhuǎn)化到BMJM109感受態(tài)細(xì)胞中，進(jìn)行LB平板培養(yǎng).經(jīng)過(guò)藍(lán)白斑篩選后，隨機(jī)選取 100個(gè)陽(yáng)性菌落進(jìn)行PCR擴(kuò)增鑒定，所用引物見(jiàn)表1.利用Hha I內(nèi)切酶進(jìn)行酶切分型，每種酶切類型選取至少 1個(gè)克隆菌株測(cè)序.所得序列應(yīng)用NCBI-BLAST搜索相似序列，使用MEG4.1軟件以鄰接法構(gòu)建進(jìn)化樹(shù).

1.5 批次試驗(yàn)

批次試驗(yàn)用于檢測(cè)低溶解氧末期反應(yīng)器活性污泥氨氧化及亞硝酸氧化能力.試驗(yàn)如下：在低溶解氧末期，分別向5個(gè)2.5L錐形瓶中接種反應(yīng)器活性污泥，MLSS為2000mg/L.人工配水使混合液NH4+-N為40mg/L、NO2－-N為 20mg/L，并控制溫度24 ℃，pH值為7.2.5個(gè)錐形瓶DO濃度分別為 0.3、0.5、1.0、1.5、2.0mg/L.每隔 10min取樣一次，取樣6次.檢測(cè)NH4+-N、NO2－-N：及NO3

－-N含量，并根據(jù)結(jié)果計(jì)算氨氧化速率及亞硝酸氧化速率.

2 結(jié)果與討論

2.1 溶解氧對(duì)Nitrospira及Nitrobacter數(shù)量的影響

Nitrobacter和Nitrospira是活性污泥處理工藝中主要的NOB種類，許多研究以這兩種NOB種群來(lái)代表活性污泥中絕大多數(shù)NOB菌種［12-16］.因此，本研究利用定量PCR檢測(cè)間歇曝氣硝化反應(yīng)器運(yùn)行全周期過(guò)程中Nitrospira 和Nitrobacter含量的變化.如圖1所示，在整個(gè)運(yùn)行周期過(guò)程中均能檢測(cè)到Nitrospira 和Nitrobacter的存在，但其相對(duì)含量隨著溶解氧濃度的變化而變化.在低溶解氧運(yùn)行階段（DO：0.2～0.5mg/L），Nitrospira的拷貝數(shù)從 1.62×106copies/mL 增加至 3.52× 106copies/mL，而 Nitrobacter并沒(méi)有顯著增加，一直維持在 1.41×105～1.96×105copies/mL范圍. Nitrospira的拷貝數(shù)在低溶解氧階段高于Nitrobacter的拷貝數(shù)一個(gè)數(shù)量級(jí)，是此階段反應(yīng)器 NOB的優(yōu)勢(shì)菌種.其原因可能是某些Nitrospira能夠適應(yīng)低底物濃度的環(huán)境，在溶解氧匱乏的情況下Nitrospira較Nitrobacter更易生長(zhǎng)繁殖［17］.當(dāng)反應(yīng)器進(jìn)入高溶解氧運(yùn)行階段（DO：1.5～2.3mg/L）后，Nitrospira的拷貝數(shù)逐漸從3.52×106copies/mL下降至7.69×105copies/mL.相反地，Nitrobacter的拷貝數(shù)則顯著增加最終上升至 7.39×106copies/mL，從而取代 Nitrospira成為反應(yīng)器在高溶解氧階段的優(yōu)勢(shì) NOB菌種.研究表明，Nitrobacte與Nitrospira不同，其更適應(yīng)高濃度底物環(huán)境，如高亞硝濃度、高溶解氧濃度［17］.因此，Nitrobacter可能同樣能夠適應(yīng)高溶解氧間歇曝氣的方式.

圖1 反應(yīng)器中Nitrospira和Nitrobacter含量的變化Fig.1 Number of Nitrospira and Nitrobacter in the reactor

與本研究結(jié)果相似，Liu等［15］證實(shí)其長(zhǎng)期低溶解氧持續(xù)曝氣的生物反應(yīng)器中主要NOB菌種同樣為 Nitrospira，且隨著運(yùn)行時(shí)間的增加Nitrospira含量不斷增長(zhǎng)；Zhang等［13］也證實(shí)在一個(gè)實(shí)際連續(xù)流短程硝化污水處理系統(tǒng)中Nitrobacter的含量隨著溶解氧濃度的上升而增加.由此可見(jiàn)，在間歇曝氣反應(yīng)器中 NOB受溶解氧的影響趨勢(shì)與已知的非間歇曝氣反應(yīng)器中沒(méi)有較大的區(qū)別.

2.2 溶解氧對(duì)Nitrospira及Nitrobacter種群結(jié)構(gòu)的影響

分別在低溶解氧階段末期和高溶解氧階段末期提取活性污泥進(jìn)行克隆測(cè)序?qū)嶒?yàn).基于Nitrospira 16s基因建立的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)如圖2所示.在低溶解氧周期末的活性污泥樣品中，對(duì) 100個(gè)Nitrospira克隆子進(jìn)行酶切分型可得到4個(gè)酶切類型（DL-1、DL-2、DL-3、DL-4）.從系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)可以看出，屬于DL-1、DL-2和DL-3的克隆子與Candidatus Nitrospira defluvii有著較高的相似性，并且占總克隆子的94%.由于2.1結(jié)果顯示Nitrospira為間歇曝氣反應(yīng)器低溶解氧階段主要的 NOB菌群，因此可以推測(cè)出在低溶解氧間歇曝氣模式下 NOB主要種群為 Candidatus Nitrospira defluvii菌屬.Candidatus Nitrospira defluvii是一種常見(jiàn) Nitrospira菌屬，經(jīng)常出現(xiàn)于低溶解氧環(huán)境下，如Park等［16］在其低溶解氧硝化反應(yīng)器中發(fā)現(xiàn) NOB的主要菌種為 Candidatus Nitrospira defluvii.

圖2 Nitrospira系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)Fig.2 Phylogenetic trees constructed with the neighbor joining algorithm of Nitrospira sequences

圖3 Nitrobacter系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)Fig.3 Phylogenetic trees constructed with the neighbor joining algorithm of Nitroacter sequences

而高溶解氧樣品中Nitrospira可得到3個(gè)酶切類型（DH-1、DH-2、DH-3），其中屬于DH-1的克隆子與仍與Candidatus Nitrospira defluvii有著較高的相似性，并且占總克隆子的84%.而與低溶解氧樣品不同的是，約有10%的克隆子（DH-2）相似于 Nitrospira.mosocoviensis菌屬，這是一類已被證實(shí)能夠在較高濃度溶解氧條件下生長(zhǎng)的Nitrospira菌種［16］.由此可見(jiàn)，當(dāng)間歇曝氣由低溶解氧轉(zhuǎn)化為高溶解氧運(yùn)行110d后，Nitrospira種群結(jié)構(gòu)仍然以Candidatus Nitrospira defluvii菌種為主，同時(shí)也出現(xiàn)了一定含量的偏好高溶解氧的Nitrospira菌種.

與Nitrospira不同，反應(yīng)器中Nitrobacter的種群結(jié)構(gòu)在低DO與高DO階段有著較大的區(qū)別.如圖 3所示，在低溶解運(yùn)行階段反應(yīng)器Nitrobacter含量較少時(shí)，對(duì)100個(gè)Nitrobacter克隆子進(jìn)行酶切分型可得到5個(gè)酶切類型（DL-1、DL-2、DL-3、DL-4、DL-5）.其中DL-1、DL-2相似于uncultured Nitrobacter sp.Clone 6，占總克隆子的 82%；DL-3相似于 uncultured bacterium clone MBR447，占總克隆子的10%；DL-4、DL-5相似于uncultured Planctomycetes bacterium，占總克隆子的 8%.而轉(zhuǎn)變高溶解氧運(yùn)行模式后，反應(yīng)器中Nitrobacter含量增加，高溶解氧末期污泥樣品分型可得到 4個(gè)酶切類型（DH-1、DH-2、DH-3、DH-4）.其 98%的克隆子與 Nitrobacter winogradskyi具有較高的相似性，2%的克隆子與uncultured Planctomycetes bacterium相似.結(jié)合反應(yīng)器在高溶解氧運(yùn)行過(guò)程中 Nitrobacter的數(shù)量逐漸增加最終成為優(yōu)勢(shì)NOB菌種（見(jiàn)2.1節(jié)）的現(xiàn)象，可見(jiàn)高溶解氧間歇曝氣的方式有利用Nitrobacter winogradskyi菌種的生長(zhǎng)和富集.

綜上所述，在間歇曝氣的模式下，低溶解氧條件導(dǎo)致NOB的種群結(jié)構(gòu)以Candidatus Nitrospira defluvii為主；而高溶解氧條件則導(dǎo)致NOB種群結(jié)構(gòu)從 Candidatus Nitrospira defluvii轉(zhuǎn)變?yōu)镹itrobacter winogradskyi為主.

2.3 NOB結(jié)構(gòu)變化與出水水質(zhì)變化的關(guān)系

由圖4可見(jiàn).反應(yīng)器首先在低溶解氧條件下（0.2～0.5mg/L）運(yùn)行了55d.進(jìn)過(guò)4d的活性污泥馴化，反應(yīng)器成功啟動(dòng)了較好的硝化效果.在這個(gè)低溶解氧階段，進(jìn)水中的NH+-N全部硝化為NO－

43-N，出水中幾乎沒(méi)有NO2－-N的存在，反應(yīng)器處在全程硝化狀態(tài).然而在反應(yīng)器進(jìn)入高溶解氧階段的第一天其出水便產(chǎn)生了 NO2－-N的積累（6.1mg/L）.并且NO2－-N積累現(xiàn)象逐漸增加，在運(yùn)行了35d后出水NO2－-N積累率達(dá)到95%以上，反應(yīng)器形成了明顯的短程硝化狀態(tài).但是反應(yīng)器的短程硝化效果并不穩(wěn)定，在維持了60d左右后逐漸消失.反應(yīng)器在高溶解氧階段末期重新回歸全程硝化狀態(tài).

許多研究表明，低溶解氧或間歇曝氣的運(yùn)行模式有利用于短程硝化的形成［6，18-19］，然而本研究中反應(yīng)器在低溶解氧階段并沒(méi)有發(fā)生短程硝化現(xiàn)象.如圖5所示，批次試驗(yàn)結(jié)果顯示：在低溶解氧階段末期，反應(yīng)器活性污泥在低溶解氧濃度下（0.3，0.5mg/L），亞硝酸氧化速率高于氨氧化速率.這說(shuō)明此時(shí)反應(yīng)器活性污泥中NOB菌活性要高于AOB菌.而由2.1及2.2節(jié)分子實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在低溶解氧階段運(yùn)行時(shí)期反應(yīng)器中NOB主要以Nitrospira 中的Candidatus Nitrospira defluvii菌種為主.Candidatus Nitrospira defluvii具有與其他亞硝酸氧化菌不同的亞硝酸氧化還原酶（nitrite oxidoreductase，NXR），使其可以適應(yīng)低底物濃度的環(huán)境，并且常出現(xiàn)于低溶解氧運(yùn)行活性污泥反應(yīng)器中［20］.因此，本研究中的反應(yīng)器在低溶解氧運(yùn)行時(shí)期具有較好的全程硝化效果可能是由于大量Candidatus Nitrospira defluvii菌的存在所導(dǎo)致的.

圖4 反應(yīng)器進(jìn)出水水質(zhì)變化Fig.4 Influent and effluent nitrogen concentration in the reactor

然而批次試驗(yàn)同時(shí)也表明，低溶解氧末期的活性污泥在高溶解氧條件下（1.0，1.5，2.0mg/L）亞硝酸氧化速率逐漸下降且均低于氨氧化速率，說(shuō)明Candidatus Nitrospira defluvii菌活性被抑制.雖然具體的機(jī)理仍未明確，但推測(cè)可能是由于適應(yīng)低溶解氧濃度的Candidatus Nitrospira defluvii菌種無(wú)法適應(yīng)突然提高的溶解氧濃度，造成其亞硝化活性降低.而這種現(xiàn)象也導(dǎo)致了反應(yīng)器從低溶解氧運(yùn)行轉(zhuǎn)變?yōu)楦呷芙庋踹\(yùn)行初期，出水中產(chǎn)生大量亞硝態(tài)氮的積累及短程硝化的形成.不過(guò)出水中充足的亞硝態(tài)氮及高溶解氧條件十分利于另一種NOB菌——Nitrobacter菌的生長(zhǎng)繁殖.因此當(dāng)偏好高底物濃度的 Nitrobacter菌數(shù)量逐漸增加，并在高溶解氧中后期慢慢取代Nitrospira成為反應(yīng)器優(yōu)勢(shì) NOB菌種時(shí)，反應(yīng)器中的短程硝化重新恢復(fù)為全程硝化.

圖5 低溶解氧末期不同溶解氧對(duì)活性污泥氨氧化及亞硝酸氧化速率的影響Fig.5 Effect of DO on ammonia oxidation and nitrite oxidation of activated sludge at the end of low-DO period

3 結(jié)論

3.1 在間歇曝氣硝化反應(yīng)器中，低溶解氧有利于NOB菌中的Nitrospira的富集，而高溶解氧則有利于Nitrobacter的生長(zhǎng)繁殖.

3.2 低溶解氧間歇曝氣模式下，Nitrospira菌主要為Candidatus Nitrospira defluvii類菌屬；高溶解氧間歇曝氣則會(huì)促使 Nitrobacter傾向于Nitrobacter winogradsky菌屬.

3.3 在溶解氧的轉(zhuǎn)變過(guò)程中短程硝化現(xiàn)象的發(fā)生及消失是由于反應(yīng)器優(yōu)勢(shì) NOB菌從Nitrospira變?yōu)镹itrobacter而引起的.

［1］ Daims H， Nielsen J L， Nielsen P H， et al. In situ characterization of Nitrospira-like nitrite-oxidizing bacteria active in wastewater treatment plant ［J］. Applied and Environmental Microbiology，2001，67（11）：5273-5284.

［2］ Peng Y， Zhu G. Biological nitrogen removal with nitrification and denitrification via nitrite pathway ［J］. Applied Microbiology and Biotechnology， 2006，73（1）：15-26.

［3］ Spieck E， Hartwig C， Cormack I， et al. Selective enrichment and molecular characterization of a previously uncultured Nitrospiralike bacterium from activated sludge ［J］. Environmental Microbiology， 2006，8：405-415.

［4］ Siripong S， Rittmann B E. Diversity study of nitrifying bacteria in full-scale municipal wastewater treatment plants ［J］. Water Research， 2007，41（5）：1110-1120.

［5］ Yang S， Yang F. Nitrogen removal via short-cut simultaneous nitrification and denitrification in an intermittently aerated moving bed membrane bioreactor ［J］. Journal of Hazardous Materials， 2011，195：318-323.

［6］ Li J， Elliott D， Nielsen M， et al. Long-term partial nitrification in an intermittently aerated sequencing batch reactor （SBR） trearing ammonium-rich wastewater under controlled oxygen-limited conditions ［J］. Biochemical Engineering Journal， 2011，55（3）：215-222.

［7］ Li H， Zhou S， Huang G， et al. Partial nitritation of landfill leachate with varying influent composition under intermittent aeration conditions ［J］. Process Safety and Environmental Protection，2013，91（4）：285-294.

［8］ Li J， Healy M G， Zhan X， et al. Nutrient removal from slaughterhouse wastewaster in an intermittently aerated sequencing batch reactor ［J］. Bioresource Technology， 2008，99（16）：7644-7650.

［9］ Park H， Rosenthal A， Jezek R， et al. Impact of inocula and growth mode on the molecular microbial ecology of anaerobic ammonia oxidation （anammox） bioreactor communitites ［J］. Water Research， 2010，44（17）：5005-5013.

［10］ Degrange V， Bardin R. Detection and counting of Nitrobacter population in soil by PCR ［J］. Applied and Environmental Microbiology， 1995，61（6）：2093-2098.

［11］ Regan J M， Harrington G W， Noguera D R. Ammonia- and nitrite-oxidizing bacterial communities in a pilot-scale chloraminated drinking water distribution system ［J］. Applied and Environmental Microbiology， 2002，68（1）：73-81.

［12］ Zeng W， Zhang Y， Li Y， et al. Control and optimization of nitrifying communities for nitritation from domestic wastewaterat room temperatures ［J］. Enzyme and Microbial Technology，2009，45（3）：226-232.

［13］ Huang Z， Gedalanga P B， Asvapathangual P， et al. Influence of physicochemical and operational parameters on Nitrobacter and Nitrospira communities in an aerobic activated sludge bioreactor［J］. Water Research， 2010，44（15）：4351-4358.

［14］ Nogueria R， Melo L. Competition between Nitrospira spp. And Nitrobacter spp. in nitrite-oxidizing bioreactors ［J］. Biotechnology and Bioengineering， 2006，95（1）：169-175.

［15］ Liu G， Wang J. Long-term low DO enriches and shifts nitrifier community in activated sludge ［J］. Environmental Science and Technology， 2013，47（10）：5109-5117.

［16］ Park H D， Nogura D R. Nitrospira community composition in bitrifying reactors operated with two different dissolved oxygen levels ［J］. Journal of Micobiology and Biotechnology， 2008，18（8）：1470-1474.

［17］ Regmi P， Miller M W， Holgate B， et al. Control of aeration，aerobic SRT and COD input for mainstream nitritation/ denitritation ［J］. Water Research， 2014，57（5）：162-171.

［18］ Ma Y， Peng Y， Wang S， et al. Achieving nitrogen removal via nitrite in a pilot-scale continuous pre-denitrification plant ［J］. Water Research， 2009，43（3）：564-572.

［19］ Ma B， Zhang S， Zhang L， et al. The feasibiluty of using a two-stage autotrophic nitrgen removal process to treat sewage ［J］. Bioresource Technology， 2011，102（17）：8331-8334.

［20］ Lucker S， Wagner M， Maixner F， et al. A Nitrospira metagenome illuminates the physiology and evolution of globally important nitrite-oxidizing bacteria ［J］. PNAS， 2010，107：13479-13484.

《中國(guó)環(huán)境科學(xué)》2011～2014年發(fā)表的論文中20篇入選“領(lǐng)跑者5000”提名論文

《中國(guó)環(huán)境科學(xué)》2011～2014年發(fā)表的論文中有20篇入選“精品期刊頂尖論文平臺(tái)——領(lǐng)跑者5000”提名論文.“領(lǐng)跑者5000（F5000）”平臺(tái)由中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所于2013年建設(shè)，旨在集中展示中國(guó)精品科技期刊上發(fā)表的最高端的學(xué)術(shù)研究成果，將與國(guó)際和國(guó)內(nèi)重要檢索系統(tǒng)鏈接，擴(kuò)大論文影響.該平臺(tái)將與湯森路透公司合作，擬利用WOK國(guó)際檢索系統(tǒng)平臺(tái)，與SCI數(shù)據(jù)庫(kù)在同一平臺(tái)內(nèi)實(shí)現(xiàn)文獻(xiàn)鏈接和國(guó)際引文檢索，在更大范圍內(nèi)向世界科技同行展示和推廣中國(guó)最重要的科研成果.提名論文均為 2011～2014年在學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)被引率排名居前的論文.本次環(huán)境學(xué)科共有65篇文章入選“領(lǐng)跑者5000”提名論文.

Effect of dissolve oxygen on the microbial community of the nitrite-oxidizing bacteria in an intermittent aeration reactor.

BAO Peng， WANG Shu-ying*， MA Bin， ZHANG Qiong， PENG Yong-zhen （Key Laboratory of Beijing for Water Quality Science and Water Environment Recovery Engineering， Engineering Research Center of Beijing， Beijing University of Technology， Beijing 100124， China）. China Environmental Science， 2016，36（9）：2696～2702

Nitrospira and Nitrobacter are two dominant types of nitrite-oxidizing bacteria （NOB）.To evaluate the effect of dissolved oxygen （DO） on microbial community of NOB under the intermittent-aeration mode， the population and microbial community of this two NOB types were investigated in an aeration reactor with low DO period （55d） and high DO period （113d）. Results showed the population of Nitrospira was much higher than that of Nitrobacter during the low DO period （0.2～0.5mg/L）， and most clones of Nitrospira was very similar to the clone Candidatus Nitrospira defluvii. After increasing DO to a high level （1.5～2.3mg/L） and operating for 113d， Nitrobacter turned to the dominant group. Most clones of Nitrobacter were distributed to the branch containin Nitrobacter winogradskyi. Furthermore， the nitrite accumulation occurred in this reactor during the shift of population between Nitrospira and Nitrobacter after increasing DO， and it gradually disappeared when Nitrobacter became the dominant NOB group.

dissolved oxygen；nitrite-oxidizing bacteria；Nitrospira；Nitrobacter

X703

A

1000-6923（2016）09-2696-07

2016-02-25

國(guó)家自然科學(xué)基金（51578014）

* 責(zé)任作者， 教授， wsy@bjut.edu.cn

包 鵬（1985-），男，黑龍江哈爾濱人，北京工業(yè)大學(xué)環(huán)能學(xué)院博士研究生，主要從事生活污水脫氮除磷方面的研究.