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中国环境科学 2024年第8期44卷 4314-4325页

作者：许炜怡黄凯文刘崇沈斐王硕李激江南大学环境与生态学院江苏省厌氧生物技术重点实验室江苏无锡214122 民政部一零一研究所北京100070 江苏无锡环境监测中心仪器分析实验室江苏无锡214121 江苏省高校水处理技术与材料协同创新中心江苏苏州215009

硫自养反硝化工艺(SADN)受水力停留时间(HRT)和进水NO_(3)^(-)-N浓度的影响.通过逐步缩短HRT,提高进水NO_(3)^(-)-N浓度的方式探究工艺脱氮极限,同时解析在此过程中胞外聚合物(EPS)和信号分子酰基高丝氨酸内酯(AHLs)的变化特征以及微生... 详细信息

硫自养反硝化工艺(SADN)受水力停留时间(HRT)和进水NO_(3)^(-)-N浓度的影响.通过逐步缩短HRT,提高进水NO_(3)^(-)-N浓度的方式探究工艺脱氮极限,同时解析在此过程中胞外聚合物(EPS)和信号分子酰基高丝氨酸内酯(AHLs)的变化特征以及微生物群落结构演替过程.在HRT从4.1h缩短至1.0h的过程中,硫自养反硝化菌群可快速适应环境,当HRT=1.0h,进水NO_(3)^(-)-N含量为40mg/L,系统的TN去除率为99.74%,脱氮负荷高达958.53mg/(L·d).在此过程中,EPS含量的增加以TB-PN和TB-PS为主,AHLs含量的增加以C4-HSL为主.较缩短HRT而言,提高进水NO_(3)^(-)-N浓度会促使C4-HSL含量显著增加并导致污泥结构逐渐趋向不稳定状态.C6-HSL是系统内最主要的AHLs,其含量在G4和G7阶段大幅增长是基于系统脱氮能力弱化后微生物所进行的自我调节.微生物群落组成分析表明,系统运行和氮负荷变化会对微生物群落进行驯化选择.在降HRT组中,Proteobacteria的norank_f_Pleomorphomona-daceae作为优势菌属发挥主要作用,为反硝化菌提供底物以维持系统稳定运行.在提高NO_(3)^(-)-N浓度后,UKL 13-1、Simplicispira、Allorhizobium-Neorhizobium-Pararhizobium-Rhizobium、Thermomonas逐渐演变为优势菌属,这些优势菌属均为具备脱氮功能的关键微生物.

关键词：硫自养反硝化脱氮极限胞外聚合物酰基高丝氨酸内酯群体感应

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高氮负荷下硫自养反硝化菌群的胞外聚合物和信号分子特征研究

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中国环境科学 2024年

作者：许炜怡黄凯文刘崇沈斐王硕李激民政部一零一研究所江南大学环境与生态学院江苏省厌氧生物技术重点实验室江苏省高校水处理技术与材料协同创新中心江苏无锡环境监测中心仪器分析实验室

硫自养反硝化工艺(Sulfur-based autotrophic denitrification，SADN)具有无需外加碳源、操作运行简单、处理效率高的优点，是处理低C/N污水进行反硝化的最佳工艺，但该工艺的极限脱氮效果受水力停留时间(hydraulic residence time，HRT... 详细信息

硫自养反硝化工艺(Sulfur-based autotrophic denitrification，SADN)具有无需外加碳源、操作运行简单、处理效率高的优点，是处理低C/N污水进行反硝化的最佳工艺，但该工艺的极限脱氮效果受水力停留时间(hydraulic residence time，HRT)和进水NO3--N浓度的影响.因此本研究通过逐步缩短HRT，提高进水NO3--N 浓度的方式探究工艺脱氮极限，同时解析在此过程中胞外聚合物(extracellular polymer substances，EPS)和信号分子酰基高丝氨酸内酯(Acyl-homoserine lactones，AHLs)的变化特征以及微生物群落结构演替过程.在HRT从4.1 h缩短至1.0 h的过程中，硫自养反硝化菌群可快速适应环境，当HRT=1.0 h，进水NO3--N含量为40 mg·L-1，系统的TN去除率为99.74%，脱氮负荷高达958.53 mg/(L·d).在此过程中，EPS含量的增加以TB-PN和TB-PS为主，AHLs含量的增加以C4-HSL为主.较缩短HRT而言，提高进水NO3--N浓度会促使C4-HSL含量显著增加并导致污泥结构逐渐趋向不稳定状态.C6-HSL是系统内最主要的AHLs，其含量在G4和G7阶段大幅增长是基于系统脱氮能力弱化后微生物所进行的自我调节.微生物群落组成分析表明，系统运行和氮负荷变化会对微生物群落进行驯化选择.在降HRT组中，Proteobacteria的norank＿f＿ Pleomorphomona-daceae作为优势菌属发挥主要作用，为反硝化菌提供底物以维持系统稳定运行.在提高NO3--N浓度后，UKL 13-1、Simplici-spira、Allorhizobium-Neorhizobium-Pararhizobium-Rhizobium、Thermomonas逐渐演变为优势菌属，这些优势菌属均为具备脱氮功能的关键微生物。本研究阐述了降低HRT和提高NO3--N 浓度对硫自养反硝化系统的内在影响，探讨了系统内EPS和AHLs的协同效应以及微生物群落结构演替过程，为提升硫自养反硝化工程的稳定运行奠定基础并提供理论支撑.

关键词：硫自养反硝化脱氮极限胞外聚合物酰基高丝氨酸内酯群体感应

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