優(yōu)質(zhì)生物流化床填料MBBR生產(chǎn)廠家推送宏基因組學(xué)和物料守恒定量分析缺氧MBBR(中國(guó)某大型污水處理廠)中厭氧氨氧化脫氮貢獻(xiàn)

　　優(yōu)質(zhì)生物流化床填料MBBR廠家推送宏基因組學(xué)和物料守恒定量分析缺氧MBBR(中國(guó)某大型污水處理廠)中厭氧氨氧化脫氮貢獻(xiàn)。研究介紹了中國(guó)西北某污水處理廠主流污水部分厭氧氨氧化(Anammox)對(duì)總氮去除的貢獻(xiàn)。該污水處理廠是在傳統(tǒng)AAO工藝的厭/缺氧區(qū)投加生物膜進(jìn)行升級(jí)改造，基于兩年的追蹤調(diào)研觀測(cè)到顯著的氮去除效果。綜合分子生物學(xué)和15N穩(wěn)定性同位素示蹤測(cè)試的研究結(jié)果，顯著的脫氮效果可能與該廠缺氧生物膜中Anammox菌的原位富集相關(guān)。定量PCR結(jié)果表明Anammox菌的豐度顯著高于絮體污泥。16S rRNA擴(kuò)增子測(cè)序結(jié)果表明缺氧生物膜與絮體污泥在Planctomycetes門(mén)表現(xiàn)出顯著的差異性(P < 0.001)。宏基因測(cè)序結(jié)果進(jìn)一步揭示了Anammox菌在缺氧生物膜中的富集，包含共7種Anammox菌(種水平)，且相對(duì)豐度顯著高于已報(bào)道過(guò)的市政污水處理廠中絮體污泥的豐度，同時(shí)檢測(cè)到編碼聯(lián)氨合成酶HZS的功能基因。物料守恒計(jì)算表明以此途徑氮損失可能貢獻(xiàn)總氮的15.9%。15N穩(wěn)定性同位素示蹤測(cè)試與異位活性測(cè)試表明基于缺氧生物膜的短程反硝化+部分Anammox可能是該廠自養(yǎng)脫氮的主要貢獻(xiàn)途徑。簡(jiǎn)言之，Anammox過(guò)程對(duì)于該廠總氮的損失可能不容忽視，該研究為城市污水Anammox技術(shù)的發(fā)展提供了創(chuàng)新思路。

　　丨文章亮點(diǎn)丨

　　缺氧載體生物膜能夠原位富集反硝化菌與Anammox菌

　　15N穩(wěn)定性同位素示蹤試驗(yàn)表明缺氧生物膜的Anammox活性與反硝化活性相比具有一定競(jìng)爭(zhēng)性

　　通過(guò)缺氧載體生物膜耦合硝酸鹽還原過(guò)程和Anammox反應(yīng)強(qiáng)化氮損失可能有重要潛力

        圖1-文章摘要圖

　　長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)表明在該廠進(jìn)水氨氮為20.3-40.8 mg/L的條件下，出水總無(wú)機(jī)氮為6.4 ± 1.4 mg/L(第120天至424天);盡管后期進(jìn)水氨氮升高，但是出水總無(wú)機(jī)氮仍然低至8.0 ± 1.5 mg/L。統(tǒng)計(jì)表明18.5%的監(jiān)測(cè)時(shí)間中總無(wú)機(jī)氮的去除率超過(guò)了理論值(按照污泥回流比與硝化液回流比計(jì)算)。微生物分析表明Anammox菌在缺氧載體生物膜上得以富集，其豐度與絮體生物污泥有顯著性差異。物料守恒表明該廠大約15.9%的氮損失不能通過(guò)常規(guī)反硝化途徑解釋(包括全程反硝化、同步硝化反硝化、同化作用、N2O等)。基于15N穩(wěn)定性同位素示蹤測(cè)試與異位活性測(cè)試表明Anammox的富集可能為其氮損失提供合理的解釋。進(jìn)一步分析表明，缺氧載體生物膜可基于硝酸鹽的還原過(guò)程為Anammox提供亞硝酸鹽，這為Anammox的富集起到至關(guān)重要的作用;但其具體代謝過(guò)程還值得未來(lái)進(jìn)一步探究。

　　圖2-缺氧載體生物膜鏡檢圖

　　該項(xiàng)研究的主要結(jié)論如下：在該城市污水處理廠的缺氧區(qū)觀測(cè)到原位富集的Anammox菌，并且其豐度顯著高于已報(bào)到的傳統(tǒng)污水處理廠水平。15N穩(wěn)定性同位素示蹤測(cè)試、物料守恒與異位活性測(cè)試結(jié)果支撐缺氧生物膜中富集的Anammox菌貢獻(xiàn)了一部分氮損失。宏基因測(cè)序分析表明缺氧生物膜中NarG呈現(xiàn)出高豐度，這可能有利于硝酸鹽氮還原為亞硝酸鹽從而促進(jìn)Anammox菌的生長(zhǎng)富集。亞硝酸鹽作為Anammox生長(zhǎng)的底物可能來(lái)源于缺氧區(qū)中的反硝化或者硝酸鹽異化還原途徑。基于缺氧載體生物膜耦合反硝化和Anammox的過(guò)程強(qiáng)化脫氮在連續(xù)流市政污水處理廠有巨大潛力。

　　圖3-缺氧MBBR耦合AAO工藝示意圖

　　圖4-Anammox菌的豐度(qPCR)與15N穩(wěn)定性同位素示蹤結(jié)果

　　文章最后指出，系統(tǒng)性地研究城市污水Anammox技術(shù)需要集成工程、功能微生物和模型等方面。這項(xiàng)研究表明了Anammox菌的存在及其潛在的脫氮貢獻(xiàn)，但仍需要考慮其他可能的微生物脫氮途徑。運(yùn)行參數(shù)與環(huán)境因素間的響應(yīng)關(guān)系對(duì)于自養(yǎng)脫氮的影響需要進(jìn)一步基于動(dòng)力學(xué)來(lái)評(píng)估。此外，不同環(huán)境條件(季節(jié)、溫度、進(jìn)水負(fù)荷等)下，該廠中的脫氮效果和Anammox菌種間的潛在關(guān)系也需進(jìn)一步探究。

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