支麗玲,王玉瑩,馬鑫欣,衣雪松,王 碩,李 激*

?

c-di-GMP在低溫好氧顆粒污泥形成過(guò)程中的作用

支麗玲1,2,王玉瑩1,2,馬鑫欣1,2,衣雪松3,王 碩1,2,李 激1,2*

(1.江南大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院,江蘇 無(wú)錫 214122；2.江南大學(xué)江蘇省高校水處理技術(shù)與材料協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇 蘇州 215009；3.海南大學(xué)環(huán)境與生態(tài)學(xué)院,海南 ?？?570228)

在低溫條件下運(yùn)行好氧顆粒污泥反應(yīng)器,絮狀污泥顆?；^(guò)程中信號(hào)分子可通過(guò)傳導(dǎo)作用引起各層物質(zhì)之間的組分變化,通過(guò)研究胞外聚合物及污泥相關(guān)疏水性的變化規(guī)律,并觀(guān)察此過(guò)程中微生物菌群的群落演替特點(diǎn),揭示環(huán)二鳥(niǎo)苷酸(c-di-GMP)在低溫好氧顆粒污泥形成過(guò)程中的變化規(guī)律與影響作用.結(jié)果表明:接種污泥在顆粒化過(guò)程中,胞外聚合物含量從48mg/gMLVSS增長(zhǎng)至139mg/gMLVSS,其中以TB層蛋白質(zhì)增長(zhǎng)為主,在顆?；^(guò)程中,c-di-GMP含量由62mg/gMLVSS增至600mg/gMLVSS,始終影響微生物運(yùn)動(dòng)及生物膜形成,促使具備胞外聚合物分泌功能的菌群加快分泌胞外聚合物,促進(jìn)好氧顆粒污泥的形成.各個(gè)階段污泥中微生物種群存在較大差異,在反應(yīng)器運(yùn)行初始階段與c-di-GMP合成相關(guān)的菌群占據(jù)優(yōu)勢(shì),同時(shí)在后期表現(xiàn)出較好的脫氮除磷能力,在低溫條件下好氧顆粒污泥微生物菌群發(fā)生演替并最終形成穩(wěn)定的菌群結(jié)構(gòu).

c-di-GMP；低溫；好氧顆粒污泥；胞外聚合物；群落演替

好氧顆粒污泥(AGS)具有特殊的生物膜結(jié)構(gòu),由于好氧顆粒污泥具有沉降性能好、生物量高、污染物去除能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),在生活污水和富含有毒有害物質(zhì)的廢水處理中均可發(fā)揮重要作用[1].我國(guó)南方地區(qū)污水處理廠(chǎng)冬季水溫僅有8~12℃,長(zhǎng)時(shí)間的低溫條件會(huì)導(dǎo)致污泥中微生物活性及代謝能力下降,從而導(dǎo)致污水處理效果下降,提高污水處理的難度[2].c-di-GMP是新發(fā)現(xiàn)的一類(lèi)信號(hào)分子,由兩分子三磷酸腺苷(ATP)或腺苷二磷酸(ADP)經(jīng)環(huán)化酶作用后形成,可被磷酸二酯酶分解為一個(gè)線(xiàn)性分子pApA或者兩分子的磷酸腺苷(AMP)[3],可參與調(diào)節(jié)多種生理功能,包括細(xì)胞分化、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)及生物膜狀態(tài)的轉(zhuǎn)變、產(chǎn)生致病因子等[4-6].c-di-GMP可調(diào)控細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)方式,如多細(xì)胞群集、單細(xì)胞泳動(dòng)、顫搐運(yùn)動(dòng)等[7].因此在好氧顆粒污泥的形成過(guò)程中,c-di-GMP可作用于細(xì)胞間的信息傳遞,促使微生物根據(jù)外部環(huán)境的變化進(jìn)行自我調(diào)節(jié).C-di-GMP含量增加會(huì)促使具備胞外聚合物(EPS)分泌功能的菌群加快分泌EPS[8],使微生物迅速凝聚面對(duì)外界的選擇壓力,通過(guò)微生物協(xié)同作用[9],進(jìn)而促進(jìn)好氧顆粒污泥的形成[10]. Angela等[11]研究發(fā)現(xiàn),c-di- GMP可對(duì)污泥EPS的分泌產(chǎn)生重要作用,在顆粒污泥形成過(guò)程中投加Ca2+,可以改變顆粒污泥的菌群結(jié)構(gòu),促進(jìn)sp和sp.等功能性菌群的生長(zhǎng),因而產(chǎn)生大量c-di-GMP,從而使顆粒污泥分泌較多EPS,形成具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的好氧顆粒污泥.

本研究通過(guò)觀(guān)察低溫條件下絮狀污泥顆?；^(guò)程中胞外聚合物及其組分的變化規(guī)律,研究c-di-GMP對(duì)胞外聚合物產(chǎn)生的影響,揭示低溫污泥顆?；^(guò)程中微生物菌群的群落演替特點(diǎn),闡明c-di-GMP在低溫好氧顆粒污泥形成過(guò)程中的變化規(guī)律與功能作用.

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)裝置與運(yùn)行

采用內(nèi)循環(huán)序批氣提式反應(yīng)器(SBAR)在低溫條件下培養(yǎng)好氧顆粒污泥,SBAR反應(yīng)器有效容積為6.0L,曝氣量約為100L/h.實(shí)驗(yàn)周期為4h,進(jìn)水60min、曝氣160~170min、沉淀15~5min,排水5min(由于接種污泥沉降性能較差,初始沉降時(shí)間設(shè)為15min,隨著反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行逐漸降至5min),運(yùn)行溫度10°C,pH值約為7.0,排水比為50%[12].

1.2 接種污泥和試驗(yàn)污水

接種污泥取自某城市污水處理廠(chǎng),初始接種污泥濃度約為2000mg/L.試驗(yàn)污水為人工配水,主要成分如下(mg/L):CH3COONa 625,NH4Cl 400, KH2PO430,K2HPO460, MgO440, CaCl280, EDTA 40, NaHCO3100.并投加微量元素液1mL/L[13],微量元素液成分如下(g/L): FeCl3·6H2O 1.5, H3BO30.15, CuSO4·5H2O 0.03, KI 0.03, MnCl2·4H2O 0.12, Na2MoO4·2H2O 0.06, ZnSO4·7H2O 0.12, CoCl2·6H2O 0.15.

1.3 EPS的提取與測(cè)定

取備用樣品10mL,在20kHz,40W的條件下超聲30s,然后在4℃,2000r/min條件下離心15min,收集上清液即為溶解型胞外聚合物(SMP-EPS);沉淀物用緩沖液稀釋到原體積(10mL),加入0.06mL37%的甲酰胺,在4℃的恒溫?fù)u床培養(yǎng)箱輕微搖晃1h之后,將懸浮液在4℃,5000r/min條件下離心15min,收集上清液即為附著型胞外聚合物(LB-EPS);沉淀物用緩沖液稀釋到原體積(10mL),加入4mL 1mol/L NaOH,在4℃的恒溫?fù)u床培養(yǎng)箱輕微搖晃3h之后,放入微量離心管中,在4℃,10000r/min下高速離心15min,收集上清液即為緊密結(jié)合型胞外聚合物(TB-EPS); EPS的蛋白質(zhì)(PN)含量使用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定[12],多糖(PS)使用硫酸－蒽酮法測(cè)定[14].

1.4 c-di-GMP的提取與測(cè)定

在-80℃下凍干污泥,取0.2g凍干污泥溶于15mL超純水中,加入15mg溶菌酶使污泥微生物細(xì)胞溶解,振蕩15min后于37℃下培養(yǎng)1h;后將樣品置于低溫離心機(jī)中,在9000r/min下離心15min,轉(zhuǎn)移上清液至50mL離心管中,加入2倍體積的無(wú)水乙醇,再次振蕩10s后于4℃下培養(yǎng)1h;再次將樣品置于低溫離心機(jī)中,在9000r/min下離心15min,取沉淀物于37℃下培養(yǎng)3h,加入3mL超純水后再次振蕩10s;將混合液移至5mL離心管中,在12000r/min下離心10min,最后取1mL上清液,采用HPLC(Aglient,1260)進(jìn)行測(cè)定[15].

1.5 污泥相關(guān)疏水性及zeta電位測(cè)定

相關(guān)疏水性(RH)指的是一個(gè)分子與水互相排斥的物理性質(zhì),疏水性分子偏向于非極性,因此易溶于中性和非極性溶液.利用微生物粘附碳烴化合物法測(cè)定微生物細(xì)胞表面相關(guān)疏水性[16].

采用zeta電位儀(Nano-Z, Malvern)測(cè)定污泥zeta電位[17].

1.6 微生物菌群分析

取一定量的污泥進(jìn)行基因提取,對(duì)污泥樣品中微生物的16S rDNA進(jìn)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)擴(kuò)增后進(jìn)行變性梯度凝膠電泳分析(DGGE),在2個(gè)50mL離心管中分別加入16mL30%和60%變性劑(100%變性劑為7mol/L尿素和40%離子甲酰胺的混合物),之后再依次加入90μL 10%硫酸銨和20μL四甲基乙二胺,混勻后,分別吸入2個(gè)注射器中,凝固后沖洗點(diǎn)樣孔,取5μLPCR產(chǎn)物和5μL點(diǎn)樣緩沖液混合均勻后點(diǎn)樣,點(diǎn)樣后的膠板置于60℃ 1x TAE緩沖液中,在150V下電泳6h.電泳結(jié)束后,剝膠染色,銀染按Bassam[18]的方法進(jìn)行.獲得的DGGE圖譜采用UMAX透射掃描儀掃描.

2 結(jié)果與討論

2.1 進(jìn)出水水質(zhì)及EPS變化規(guī)律

在低溫條件下運(yùn)行SBAR,如圖1所示,接種污泥進(jìn)入低溫環(huán)境后整體去除效能均較差,初期NH4+-N去除率僅約為55%,隨著反應(yīng)器的穩(wěn)定運(yùn)行,對(duì)NH4+-N的去除能力顯著升高,出水NH4+-N濃度3mg/L左右,去除效率達(dá)到95%左右.且反硝化水平也在反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行階段達(dá)到了較好的提升,出水NO3--N濃度8mg/L左右.

Fig 1 Variations of N concentrations in influent and effluent

胞外聚合物具有較好的粘附性,因此在絮狀污泥顆粒化過(guò)程中有助于微生物的吸附與聚集[19].由圖2可知,在顆?；^(guò)程中, EPS含量從48mg/ gMLVSS增長(zhǎng)至139mg/gMLVSS,其中以蛋白質(zhì)增長(zhǎng)為主,蛋白質(zhì)增量占EPS總增量的75%以上,蛋白質(zhì)含量從31mg/gMLVSS增加到107mg/gMLVSS,表明蛋白質(zhì)類(lèi)物質(zhì)為EPS內(nèi)的主要成分,其在絮狀污泥顆粒化過(guò)程中發(fā)揮重要作用,可維持在低溫條件下好氧顆粒污泥的穩(wěn)定性[20].在常溫條件下運(yùn)行好氧顆粒污泥反應(yīng)器[21],接種污泥顆?；^(guò)程中, EPS迅速增長(zhǎng),同樣以蛋白質(zhì)增加為主,由接種污泥的65mg/gMLVSS增加到好氧顆粒污泥的106mg/ gMLVSS,相較低溫條件下所增長(zhǎng)的PN類(lèi)物質(zhì)含量較低.隨著反應(yīng)器的運(yùn)行,多糖含量從16.5mg/ gMLVSS增加到33mg/gMLVSS,由于多糖物質(zhì)具有較好的粘附性,因此有助于形成粒徑較大的好氧顆粒污泥.PN/PS在反應(yīng)器運(yùn)行的前25d內(nèi)略有增加,反應(yīng)器運(yùn)行至30d后,PN/PS增加至3左右,在30~ 60d內(nèi),PN/PS基本維持不變,說(shuō)明在30d左右好氧顆粒污泥基本成形,具有較好的穩(wěn)定性.

圖2 EPS及其組分的變化情況

由圖3可知,TB-EPS中PN類(lèi)的增加最為顯著,從接種污泥的18mg/gMLVSS增加到了80mg/ gMLVSS,SMP-EPS和LB-EPS中PN類(lèi)物質(zhì)僅略有增高,增量均不高于5mg/gMLVSS. TB-EPS含量的升高有利于污泥顆?；痆22],因此在反應(yīng)器運(yùn)行35d左右后,TB-EPS中PN類(lèi)物質(zhì)含量?jī)H略微升高,好氧顆粒污泥基本成型. LB-EPS的物質(zhì)變化可影響污泥的沉降及脫水性能[23], LB-EPS中PN類(lèi)物質(zhì)的升高易形成松散的污泥結(jié)構(gòu),導(dǎo)致污泥沉降性能較差,本研究中LB-EPS中PN含量基本保持在10mg/ gMLVSS,因此在整體的絮狀污泥顆粒化過(guò)程中好氧顆粒污泥表現(xiàn)出良好的沉降性能.由圖4可知,絮狀污泥顆?；^(guò)程中多糖含量的變化甚微,其變化主要體現(xiàn)在SMP-EPS中PS含量的增長(zhǎng),SMP- EPS中PS含量從反應(yīng)器運(yùn)行初期的5mg/gMLVSS增加到13.5mg/gMLVSS,主要由于SMP-EPS中PS類(lèi)物質(zhì)在污泥顆粒結(jié)構(gòu)中處于污泥外部或較易脫落的部位,因此在曝氣環(huán)境下由于剪切力的作用,易轉(zhuǎn)化為游離態(tài)EPS,從而導(dǎo)致SMP-EPS中的PS含量的上升.

圖3 顆?；^(guò)程中蛋白含量的變化

圖4 顆粒化過(guò)程中多糖含量的變化

2.2 c-di-GMP變化規(guī)律及其與EPS的關(guān)聯(lián)性分析

c-di-GMP作為近年來(lái)重點(diǎn)研究的第二信使,在多種微生物協(xié)調(diào)作用中存在,對(duì)生物膜的形成以及微生物的運(yùn)動(dòng)均有一定影響[24].如圖5所示,接種污泥中c-di-GMP含量較低,僅為62mg/gMLVSS.隨著反應(yīng)器的穩(wěn)定運(yùn)行,c-di-GMP含量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì).在反應(yīng)器中出現(xiàn)明顯凝聚體但未形成明顯顆粒時(shí),c-di-GMP含量最高,最高值約為600mg/ gMLVSS.隨著好氧顆粒污泥的逐漸成熟,c-di-GMP的含量減少,最終穩(wěn)定在270mg/gMLVSS左右,仍明顯高于接種污泥的初始水平.

如圖6所示,低溫條件下好氧顆粒污泥中EPS, PN及PS3者與c-di-GMP含量相關(guān)性系數(shù)分別為0.95、0.94和0.95.c-di-GMP含量的變化對(duì)EPS, PN及PS 3者均具有一定程度的影響.c-di-GMP作為微生物分泌的信號(hào)分子,識(shí)別第一信使傳遞的信息,作用于下游靶細(xì)胞時(shí),直接對(duì)分泌EPS的微生物傳遞信息,開(kāi)啟微生物對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)機(jī)制[25],蛋白質(zhì)和多糖是EPS的主要構(gòu)成物,因此3者含量的變化規(guī)律與c-di-GMP的相關(guān)性變化趨勢(shì)相似.

圖5 顆?；^(guò)程中c-di-GMP變化

圖6 c-di-GMP與胞外聚合物相關(guān)性分析

由于在好氧顆粒污泥形成過(guò)程中TB-EPS變化最為明顯,因此分析在低溫條件下好氧顆粒污泥c- di-GMP含量與TB-EPS的關(guān)聯(lián)性變化,結(jié)果表明TB-EPS中PN,TB-EPS中PS及TB-EPS 3者與c- di-GMP含量相關(guān)性系數(shù)分別為0.81、0.96和0.96 (圖7).說(shuō)明c-di-GMP含量的變化與TB-EPS中PN及TB-EPS相關(guān)性較強(qiáng),c-di-GMP含量的上升可促進(jìn)TB-EPS中TB-EPS中PN的分泌,表明TB-EPS中PN類(lèi)組分是低溫好氧顆粒污泥形成的重要因素.

圖7 c-di-GMP與TB-EPS相關(guān)性分析

2.3 相關(guān)疏水性與zeta電位變化規(guī)律

圖8 顆?；^(guò)程中相關(guān)疏水性及zeta電位變化

如圖8所示,污泥的相關(guān)疏水性在反應(yīng)器運(yùn)行的初始階段快速上升,在40d后趨于穩(wěn)定,相關(guān)疏水性基本維持在60%左右,表明在SBAR運(yùn)行期間,絮狀污泥通過(guò)增加表面疏水性以降低污泥表面自由能,使反應(yīng)器中顆粒物間結(jié)合幾率增加,進(jìn)而促使微生物聚集體形成[26],疏水性顆粒間吸附能力增強(qiáng),污泥微生物間更易結(jié)合,使好氧顆粒污泥粒徑逐漸變大且更密實(shí).同時(shí)在好氧顆粒污泥形成的過(guò)程中c-di-GMP含量不斷增加,促進(jìn)胞外聚合物中蛋白質(zhì)類(lèi)物質(zhì)分泌,疏水性基團(tuán)隨之增多[27],污泥整體相關(guān)疏水性提高,同步促進(jìn)了低溫好氧顆粒污泥的形成.因此分析了相關(guān)疏水性與EPS中PN及TB-EPS中PN的關(guān)聯(lián)性變化,結(jié)果表明,EPS中PN,TB-EPS中PN與相關(guān)疏水性相關(guān)性系數(shù)分別為0.947和0.941(圖9).說(shuō)明相關(guān)疏水性的變化與EPS中PN及TB-EPS中PN相關(guān)性較強(qiáng).此外,在好氧顆粒污泥形成的過(guò)程中,污泥表面電荷增多,zeta電位逐漸升高,最后基本維持在-9mV左右,表明在顆粒污泥形成過(guò)程中污泥之間靜電斥力減小,內(nèi)部微生物所形成的小顆粒較不穩(wěn)定,而使顆粒污泥間相對(duì)較易結(jié)合,有助于低溫好氧顆粒污泥的形成[28].

圖9 顆粒化過(guò)程中相關(guān)疏水性與EPS中PN及TB-EPS中PN的相關(guān)性分析

2.4 微生物種群解析

采用接種污泥與反應(yīng)器運(yùn)行第40,80,120d的污泥樣品進(jìn)行比較,如圖10a所示,接種污泥(0d)由于是在常溫條件下培養(yǎng),因此其具有較豐富的生物多樣性,微生物種類(lèi)較為豐富.隨著反應(yīng)器在低溫條件下的運(yùn)行,由于部分微生物無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間適應(yīng)低溫環(huán)境而被逐漸淘汰,因此反應(yīng)器運(yùn)行第40d的污泥樣品中微生物多樣性較少.在反應(yīng)進(jìn)行至80d時(shí),一部分由于低溫條件而抑制自身生長(zhǎng)及代謝的微生物緩慢適應(yīng)了低溫環(huán)境而得到恢復(fù)并逐漸穩(wěn)定,因此第80及120d污泥樣品中的微生物種類(lèi)較第40d污泥樣品中更為豐富.由圖10b可知,各個(gè)階段污泥中微生物種群存在較大差異,表明在低溫條件下好氧顆粒污泥內(nèi)部經(jīng)歷了微生物種群的演替并最終菌群結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定.

a: DGGE圖譜; b: 聚類(lèi)分析

經(jīng)過(guò)對(duì)接種絮狀污泥在低溫條件下的顆?；囵B(yǎng),在接種的絮狀污泥中較常見(jiàn)的條帶4和7所代表的和因在低溫SBAR中底物匱乏而逐漸被淘汰[29-30].在低溫好氧顆粒污泥培養(yǎng)成功后,條帶3,8及13成為此時(shí)期的優(yōu)勢(shì)菌群,條帶8序列與菌株相似性高達(dá)99%,因其具有極強(qiáng)的耐冷能力而存在于SBAR中,屬于污泥中的優(yōu)勢(shì)菌群[31].條帶13所代表的對(duì)低溫具有一定耐受性,但在較長(zhǎng)時(shí)間的低溫環(huán)境下,其生長(zhǎng)代謝緩慢,因此在低溫SBAR參數(shù)優(yōu)化和穩(wěn)定運(yùn)行過(guò)程中被逐步淘汰[32];條帶3所代表的屬于反硝化細(xì)菌,處于好氧顆粒污泥的核心部位,與菌屬類(lèi)似,可利用NO3--N等電子受體進(jìn)行無(wú)氧呼吸,此菌株會(huì)過(guò)量表達(dá)一類(lèi)N-乙酰葡萄糖胺結(jié)合蛋白,此蛋白的表達(dá)由信號(hào)分子c-di-GMP以核糖開(kāi)關(guān)的方式進(jìn)行調(diào)控[33-35],因此在好氧顆粒污泥形成初期,第40d左右該條帶在污泥菌群中占優(yōu)勢(shì).條帶9代表的菌屬具有富集PHA及生物聚磷的能力,且其與銅綠假單胞菌高度同源,銅綠假單胞菌中基因?yàn)閏-di-GMP合成的關(guān)鍵基因,基因?yàn)閏-di-GMP的降解基因,可調(diào)節(jié)胞內(nèi)c-di-GMP的濃度進(jìn)而影響微生物運(yùn)動(dòng)、生物膜形成[36],因此其在污泥樣品中成為優(yōu)勢(shì)菌群,促進(jìn)好氧顆粒污泥的形成與穩(wěn)定. SBAR運(yùn)行至第120d時(shí),條帶11和14所代表的和成為優(yōu)勢(shì)菌群,二者分別具有在低溫條件下氧化乙酸鹽和NH4+-N的能力,促進(jìn)了COD和NH4+-N的去除.條帶2和12所對(duì)應(yīng)的和在第120d污泥樣品中為優(yōu)勢(shì)菌群,其具有在缺氧環(huán)境下利用NO3--N為電子受體進(jìn)行反硝化的功能[37],表明好氧顆粒污泥在低溫條件下仍可對(duì)污染物具有良好的去除效能.

3 結(jié)論

3.1 在低溫條件下,SBAR培養(yǎng)約30d左右好氧顆粒污泥可初步成型,EPS含量從48mg/gMLVSS增長(zhǎng)至139mg/gMLVSS,其中以蛋白質(zhì)增長(zhǎng)為主,TB-EPS中PN含量增加至80mg/gMLVSS,在顆?；^(guò)程中發(fā)揮重要作用,維持了在低溫條件下好氧顆粒污泥的穩(wěn)定性.

3.2 在低溫好氧顆粒污泥的形成過(guò)程中,絮狀污泥可通過(guò)增加表面疏水性從而降低污泥表面自由能,使反應(yīng)器中顆粒物間結(jié)合幾率增加,進(jìn)而促使微生物聚集體形成,形成穩(wěn)定的好氧顆粒污泥.

3.3 污泥中c-di-GMP含量由62mg/gMLVSS增至600mg/gMLVSS.在反應(yīng)器中出現(xiàn)明顯凝聚體但未形成明顯顆粒時(shí),c-di-GMP含量最高,c-di-GMP與TB-EPS相關(guān)性較強(qiáng),在反應(yīng)器運(yùn)行初始階段促使具備EPS分泌功能的菌群加快分泌EPS,促進(jìn)好氧顆粒污泥的形成.

3.4 各個(gè)階段污泥中微生物種群存在較大差異,在反應(yīng)器運(yùn)行初始階段與c-di-GMP相關(guān)的菌群占據(jù)優(yōu)勢(shì)并在后期表現(xiàn)出較好的脫氮能力,且好氧顆粒污泥微生物菌群發(fā)生演替并最終形成穩(wěn)定的微生物菌群結(jié)構(gòu).菌屬可調(diào)節(jié)胞內(nèi)c-di-GMP的濃度進(jìn)而影響微生物運(yùn)動(dòng)、生物膜形成,c-di-GMP可調(diào)控菌屬對(duì)蛋白的表達(dá).

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Effect of c-di-GMP in the formation of aerobic granular sludge at low temperature.

ZHI Li-ling1,2, WANG Yu-ying1,2, MA Xin-xin1,2, YI Xue-song3, WANG Shuo1,2, LI Ji1,2*

(1.School of Environmental and Civil Engineering, Jiangnan University, Wuxi 214122, China；2.Water Treatment Technology and Technology in Jiangsu Province Materials Collaborative Innovation Center, Jiangnan University, Suzhou 215009, China；3.College of Environment and Ecology, Hainan University, Haikou 570228, China)., 2019,39(4)：1560~1567

Along with the granulation process of floc sludge, signal molecules can lead to the variations of extracellular polymeric substances (EPS). In order to investigate the variations and effects of cyclic diguanylate (c-di-GMP) in the formation of aerobic granular sludge at low temperatures, the correlation analysis was carried out based on EPS, relative hydrophobicity (RH), zeta potential and community succession. The experimental results showed that EPS content increased from 48 to 139mg/g MLVSS during granulation, among which the significant increase was attributed to tightly bound-EPS (TB-EPS). The c-di-GMP content increased from 62 to 600mg/g MLVSS, which resulted in microbial succession and biofilm formation, and further improved the secretion of EPS and the formation of aerobic granular sludge. In addition, notable discrepancies were discovered in the microbial population, and the communities associated with the biosynthesis of c-di-GMP prevailed during the formation of aerobic granular sludge. The community succession was obvious and stable microbial community was eventually formed at low temperature, which was conducive to good performance of nitrogen and phosphorus removal.

c-di-GMP；low temperature；aerobic granular sludge；EPS；community succession

X703.5

A

1000-6923(2019)04-1560-08

2018-09-11

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51408264);國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專(zhuān)項(xiàng)(2017ZX07202001-004,2017ZX07202001-005)

*責(zé)任作者, 教授, liji@jiangnan.edu.cn

支麗玲(1995-),女,江蘇蘇州人,江南大學(xué)碩士研究生,主要研究方向?yàn)樾盘?hào)分子在好氧顆粒污泥形成過(guò)程中的機(jī)理解析.