新型生物滤池处理模拟畜禽废水系列研究进展
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新型生物滤池处理模拟畜禽废水脱氮及反硝化细菌响应
导读：
生物滤池因结构简单、处理效率高、运行成本低等特点，已经被广泛应用于农田径流中永久脱氮。如何处理具有高浓度氨氮和低COD / TN比的养猪废水引发很多研究团队的关注，但由于可用碳源通常不足以用于反硝化过程，因此脱氮效率常常受到挑战。介质作为碳源和能源在反硝化微生物中起着重要作用，是影响脱氮的关键因素。虽然传统的土壤、沙子和砾石组合被用作湿地基质，但本研究使用陶粒滤料（CFM）和脱水明矾污泥（DAS），可以克服使用原材料的限制，将有问题的沉积物转化为有用的资源。另外，很少有人研究CFM-DAS生物滤池反硝化细菌的时空丰度和非均质性分布。目前的文献还不能很好地理解这些CFM-DAS生物滤池中反硝化细菌的数量、主要反硝化菌属之间的关系以及这些优势菌群与出水水质的关系。
研究内容：
本研究选择陶粒滤料和脱水明矾污泥（CFM-DAS）作为新型生物滤池填料，以处理合成畜禽废水。结果显示，CFM对于氨氮（NH4+-N）和总氮（TN）的去除率分别为23.81%和13.22%，而CFM-DAS中NH4+-N和TN去除率达到95.75%和75.11%。高通量测序分析表明，除了初始介质外，无论时空如何变化，CFM或DAS中napA、narG、nirS、qnorB和nosZ的大多数β多样性处于稳态状态，而这些基因在CFM和DAS之间表现出差异。另外，优势属主要受协同环境因子的影响，即NH4+-N、TN、化学需氧量(COD)和pH。最后，通过增加Azoarcus,、Rhodanobacter和Burkholderia的相对丰度，可以降低合成畜禽废水中的TN。同时，增加这些微生物菌属有助于抑制不利于TN衰减的菌属。
图1CFM-DAS运行装置图
图2出水浓度变化和CFM-DAS生物滤池对COD（a），NH4+-N（b）、TN（c）、NO3--N（d）的去除率变化
图3 CFM-DAS系统中基于不同高度和时间的细菌群落的（a）napA、（b）narG、（c）nirS、（d）qnorB和（e）nosZ的加权单位不同矩阵的热图
图4（a）napA、（b）narG、（c）nirS、（d）qnorB和（e）nosZ的RDA图
图5基于Spearman的菌属相关性网络图
结论：
1.CFM-DAS系统稳定，去除效率高，可持续140天。氨氮（NH4+-N）和总氮（TN）的平均去除率分别达到95.75%和75.11%；
2.尽管在CFM和DAS之间存在一定程度的差异，但是在相同类型的CFM或DAS中，每个反硝化功能基因的多样性和组成的时空变化都很小；
3.Azoarcus、Rhodanobacter和Burkholderia对去除TN起到了积极的作用，而Sinorhizobium、Oligotropha、 Sulfuritalea和 Thauera对去除TN具有负面影响。
原文链接:/10.1016/j.ecoleng..105762.
原文信息：
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去除生物滤池中的高浓度氨氮：硝化细菌群落组成及其对氮转化的影响
研究内容：
本研究采用新型组合生物滤池（陶粒滤料和脱水明矾污泥，CFM-DAS）去除畜禽废水中NH4+-N，并分析系统中硝化细菌的作用机理。结果表明，表明DAS滤池对污染物（COD、NH4+-N和TN）的去除起主要作用。另外，虽然CFM和DAS中硝化菌的组成存在显着差异，但硝化菌群结构在CFM或DAS的每一层中分布均匀，与运行时间无关。多个环境变量共同作用于硝化细菌组成，值得注意的是，出水pH和TN浓度可能影响硝化细菌组成的相似性和差异性微生物组成。在DAS滤池中，Nitrosospira与出水NH4+-N浓度呈显着负相关，与NO3--N呈正相关，Nitrososphaera与污水中的NO3--N呈显着负相关。进一步的结果表明，通过改变优势菌的相对丰度可以调节出水中N的浓度。
图6 CFM-DAS生物滤池的出水浓度变化和COD（a），TN（b）、NH4+-N（c）、NO3--N（d）的去除率变化
图7 CFM-DAS系统中基于不同高度和时间的细菌群落的(a)氨氧化古菌(AOA)、(b)氨氧化细菌 (AOB)和(c)亚硝酸盐氧化细菌(NOB)的热图
图8 CFM-DAS中不同高度和时间的（a）AOA、（b）AOB和（c）NOB属水平的微生物群落组成
图9（a）AOA、（b）AOB和（c）NOB的RDA图
结论：
1.当系统运行至稳定阶段后，其对于COD、NH4+-N和TN的平均去除率分别达到了91.3%、95.8%和75.1%；
2.CFM和DAS中硝化细菌的组成有明显的不同，尽管它们的结构随时间和空间的变化只是略有变化。多个环境变量协同作用于硝化细菌的组成，值得注意的是，废水的pH和TN浓度潜在地影响了系统中硝化细菌组成的相似性和差异。
3.N浓度可以通过改变优势菌属的相对丰度来调节，特别是Nitrosospira与DAS中NH4+-N去除的密切联系。
原文链接:https://sci-hub.se/10.3390%2Fw12030712
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