铁离子对厌氧氨氧化污泥富集培养的影响-第3页-北极星水处理网

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2.3功能基因及厌氧氨氧化菌丰度变化

定量PCR结果显示(图4)，经过130 d的富集培养，各反应器微生物的量明显提升，细菌16S rRNA拷贝数由初始的1.04×107copies/ng DNA 分别提高到1.34×107 copies/ng DNA (对照组R1)、2.73×107 copies/ng DNA(试验组R2)和3.63×107copies/ng DNA (试验组R3); R2、R3中丰度显著高于R1 (p < 0.05)。由于进水中不含有机碳源，且严格限氧，反硝化微生物受到抑制，相关的功能基因napA (编码周质硝酸盐还原酶)、narG (编码膜结合硝酸盐还原酶)、nirK (编码铜型亚硝酸还原酶)、nirS (编码细胞色素cd1型亚硝酸还原酶)的丰度显著降低。接种污泥中基因narG、napA、nirS、nirK丰度分别为1.01×106、3.16×105、4.71×106、1.01×107 copies/ng DNA，经过130 d的富集培养，其在反应器中丰度分别降至6.86×103 ~ 8.65×103、1.96×104 ~ 4.24×104、1.47×104 ~ 6.01×104、2.70×104 ~ 5.35×104copies/ng DNA，反应器R1、R2、R3间无显著差异。此外，接种污泥中氨单加氧酶编码基因amoA丰度为5.05×103 copies/ng DNA，富集培养130天后，反应器中amoA基因拷贝数为2.49 ~ 2.90×102 copies/ng DNA。

随着污泥的富集培养，厌氧氨氧化成为反应器主要的脱氮途径，相应的，厌氧氨氧化菌16S rRNA和功能基因hzsB丰度显著增加。富集培养130 d后，R2、R3中Anammox 16S rRNA丰度分别为6.96×106、8.47×106 copies/ng DNA，显著高于对照组R1中丰度(p < 0.05)。

联氨合成酶为厌氧氨氧化菌的重要功能蛋白，其编码基因hzsB丰度经富集培养过程也明显提高;130 d时，对照组R1中hzsB丰度为6.83×106 copies/ng DNA，而试验组R2、R3中其丰度分别为9.86×106、1.24×106 copies/ng DNA，显著高于对照组R1(p < 0.05)。可以推测，铁离子对厌氧氨氧化菌富集具有一定促进作用，同时提高了厌氧氨氧化活性，也与反应器脱氮效能结果一致。

2.4微生物群落结构变化

接种污泥及富集培养130 d后各反应器污泥微生物群落结构如图5所示。接种污泥为反硝化污泥，由图5(a)可见变形菌(Proteobacteria)和绿弯菌(Chloroflexi)为其优势菌门，分别占比44.08%和19.11%;富集培养过程中微生物菌群结构显著改变，Proteobacteria菌丰度分别降至31.72% (R1)、30.74% (R2)、30.52% (R3)。绿弯菌(Chloroflexi)相对丰度无明显变化，而厌氧氨氧化菌所属浮霉菌(Planctomycetes)丰度明显提高，由接种污泥中的0.20%提高至5.10% (R1)、7.31% (R2)、9.54% (R3)，试验组中富集程度较高。

图5(b)为污泥微生物属水平热图。可以看出，厌氧氨氧化菌Candidate Brocadia明显富集;接种污泥中Candidate Brocadia菌难以检测其丰度(< 0.01%)，经130 d的富集培养，对照组R1污泥样品中厌氧氨氧化菌Candidate Brocadia相对丰度为4.2%，而试验组R2、R3污泥样品中其丰度分别为6.8%、8.2%，高于对照组R1。

3结论

(1)进水添加铁离子富集培养厌氧氨氧化污泥过程中，试验组R2、R3与对照组R1中呈现类似的规律性，而试验组可承受容积氮负荷显著高于对照组。稳定阶段，试验组R2、R3容积氮去除速率分别为495.6、602.4 mg-N/(L˙d)，为对照组R1的1.20和1.46倍。进水添加铁离子提高了反应器容积氮负荷及运行效能。

(2)进水添加铁离子富集培养厌氧氨氧化污泥130 d后，污泥群落结构及功能基因丰度显著变化。反硝化功能基因narG、napA、nirS、nirK丰度显著降低，厌氧氨氧化菌及微生物量富集明显。试验组R2、R3中厌氧氨氧化菌Candidate Brocadia相对丰度为6.8%、8.2%，明显高于对照组R1(4.2%)。

原标题：净水技术|铁离子对厌氧氨氧化污泥富集培养的影响

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