基于A<sup>2</sup>O-MBR工艺的耐盐活性污泥微生物群落研究

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2021-1069

摘要/Abstract

摘要：

基于厌氧/缺氧/好氧-生物反应器（A²O-MBR）工艺装置，逐步提高进水中的总溶解性固体（TDS）进行耐盐活性污泥的驯化，考察驯化过程中TDS对化学需氧量（COD）、氨氮（NH₄ ⁺-N）、总氮（TN）处理效果的影响。通过高通量测序技术分析膜池活性污泥耐盐驯化过程中微生物群落结构的变化。结果表明，随着TDS的增加，活性污泥微生物群落的丰富度和多样性降低。在污泥驯化初期，Arenimonas（砂单胞菌属）、Thiobacillus（硫杆菌属）为优势菌属，出水水质波动明显。当TDS为4 000 mg/L时，Hydrogenophaga（噬氢菌属）的相对丰度最高，有利于氮污染物的去除，出水中各类污染物的浓度显著降低。在TDS为7 000 mg/L的条件下，原优势菌属被Dechloromonas（脱氯菌属）、Thauera（陶氏菌属）和Rheinheimera（莱茵海默氏菌属）等耐盐优势菌属取代，驯化后的活性污泥在高TDS条件下仍有较强的脱氮能力及降解COD的能力，装置出水COD、NH₄ ⁺-N、TN均可满足《污水综合排放标准》（DB 12/356—2018）的要求。

关键词: 含盐废水, 污泥驯化, 微生物群落

Abstract:

Based on anaerobic/anoxic/aerobic-bioreactor（A²O-MBR） process， the total dissolved solids（TDS） in influent was gradually increased for salt-tolerant activated sludge acclimation. The effects of TDS on the treatment effects of chemical oxygen demand（COD）， ammonia nitrogen （NH₄ ⁺-N） and total nitrogen （TN） during acclimation were investigated. The changes of microbial community structure during the salt-tolerant acclimation of activated sludge in membrane tank were analyzed by high-throughput sequencing technology. The results showed that abundance and diversity of microbial community in activated sludge decreased with the increase of TDS. In the initial stage of sludge acclimation， Arenimonas（Sandomonas spp.） and Thiobacillus （Thiobacillus spp.） were the dominant genera， and the effluent quality fluctuated significantly. When TDS was 4 000 mg/L， the relative abundance of Hydrogenophaga （Hydrogenophaga spp.） was the highest， which was beneficial to the removal of nitrogen pollutants， and the concentration of various pollutants in effluent were significantly reduced. Under the condition of TDS 7 000 mg/L， the original dominant genera were replaced by salt-tolerant dominant genera such as Dechloromonas， Thauera and Rheinheimera. The acclimated activated sludge still had strong denitrification and COD degradation ability under high TDS conditions， and COD， NH₄ ⁺-N and TN in the effluent could meet the requirements of Integrated Wastewater Discharge Standard（DB 12/356—2018）.

Key words: saline wastewater, sludge acclimation, microbial community

中图分类号:

X703

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https://www.iwt.cn/CN/Y2022/V42/I8/60

图/表 8

图1 实验装置 1—沉淀池；2—厌氧反应池；3—缺氧反应池；4—好氧反应池；5—MBR反应池；6—储水池；7—进水泵；8—储泥装置；9—气泵；10—时间继电器；11—曝气装置；12—污泥回流泵；13—中空纤维膜；14—抽吸泵

Fig. 1 Schematic diagram of experimental device

图2 耐盐驯化期间装置出水水质变化情况

Fig. 2 Changes of effluent quality during salt acclimation

图3 膜池活性污泥的微观结构

Fig. 3 Microstructure of activated sludge in MBR tank

图4 Venn图

Fig. 4 Venn diagram

表1 Alpha多样性指数统计

Table 1 Alpha diversity index statistics

样品	OTUs	Ace指数	Chao1指数	Shannon指数	Simpson指数	覆盖率
H0	513	552.455	547.528	5.793	0.931	0.998
H1	609	634.108	629.082	6.87	0.969	0.999
H2	487	539.914	531.531	6.161	0.967	0.998
Q2	459	508.265	508.915	6.304	0.97	0.998

图5 PCoA图

Fig. 5 PCoA diagram

图6 门水平下物种相对丰度

Fig. 6 Relative abundance of species at phylum level

图7 属水平下物种相对丰度

Fig.7 Species relative abundance at genus level

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