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低基质条件下厌氧氨氧化泥膜系统的生物群落分析

收稿日期:2024-12-18 修回日期:2025-02-19 接受日期:2025-02-22

DOI:10.20078/j.eep.20250307

摘要:Anammox自养脱氮工艺具有显著低碳特性,添加填料形成生物膜是实现主流市政污水厌氧氨氧化脱氮的常用策略。然而关于低基质条件下Anammox生物膜形成过程中微生物群落结构及功能演变的研究相对较少。因此,首先在低基质条件下(NH4+-N=(3... 展开+
摘要:Anammox自养脱氮工艺具有显著低碳特性,添加填料形成生物膜是实现主流市政污水厌氧氨氧化脱氮的常用策略。然而关于低基质条件下Anammox生物膜形成过程中微生物群落结构及功能演变的研究相对较少。因此,首先在低基质条件下(NH4+-N=(32.6±2.4)mg/L,NO2--N=(43.9±1.9)mg/L)成功启动了Anammox泥膜系统,并深入分析了Anammox生物膜形成过程中的微生物群落结构及功能演变规律。结果表明,在低基质条件下,Anammox生物膜可在20 d左右形成,反应体系的总氮去除率维持在67.1%±2.5%。填料的投加为体系提供了多样性的生态位,显著提高了泥膜体系的物种丰富度和多样性;填料的投加对Anammox菌群还起到了一定的选择作用:起骨架作用的丝状菌Chloroflexi的相对丰度从种泥的20.9%降至18.6%,而norank_f__norank_o__norank_c__WWE3和norank_f__AKYH767的相对丰度分别从1.9%和0大幅提高至13.8%和7.6%。βNTI(β最近分类单元指数)结果也证明了低基质条件以及填料的投加在群落构建过程中增加了同质选择的作用。此外,生物膜的形成增强了Anammox群落与细胞生长相关的代谢功能,如氨基酸代谢、翻译、复制和修复、核苷酸代谢及细胞生长和死亡等;同时,也强化了反硝化、硝酸盐呼吸、硝酸盐还原及与碳循环相关的生态功能。然而,能量代谢及与信息交流相关的膜运输和信号转导等代谢功能,如氮呼吸、亚硝酸盐呼吸、Anammox及硫循环相关生态功能则有明显降低。 收起-

作者:

  • 王伟刚1,2
  • 张卓然1
  • 舒诗湖2
  • 王亚宜1,*

作者简介

第一作者:王伟刚(1993—),男,河北衡水人,副教授,主要研究方向为污水生物处理与资源化。E-mail:wwang@dhu.edu.cn
通讯作者:王亚宜(1977—),女,浙江上虞人,教授,主要研究方向为污水生物处理理论、技术及工艺优化控制、废水资源化及能源回收。E-mail:yayi.wang@tongji.edu.cn

单位

  • 1.同济大学 环境科学与工程学院 污染控制与资源化研究国家重点实验室
  • 2.东华大学 环境科学与工程学院

关键字

  • 厌氧氨氧化
  • 生物膜
  • 市政污水
  • 群落结构
  • 群落功能

基金项目

国家自然科学基金资助项目(52225001,52100058)

引用格式

王伟刚, 张卓然, 舒诗湖, 王亚宜. 低基质条件下厌氧氨氧化泥膜系统的生物群落分析[J/OL]. 能源环境保护: 1-9[2025-03-13]. https://doi.org/10.20078/j.eep.20250307.

WANG Weigang, ZHANG Zhuoran, SHU Shihu, WANG Yayi. Biological Community Analysis of an Anammox Sludge-Biofilm System under Low Substrate Concentrations[J/OL]. Energy Environmental Protection: 1-9[2025-03-13]. https://doi.org/10.20078/j.eep.20250307.

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