自然微生物挂膜处理水产养殖废水的效果及微生物群落分析

以弹性填料和流化床填料为硝化反应的生物挂膜材料,聚羟基丁酸/戊酸共聚酯(PHBV)为反硝化反应的碳源和生物膜载体,通过微生物自然挂膜处理低C/N比水产养殖废水,去除水体中的氨氮、亚硝酸盐氮及总氮.应用Miseq高通量测序技术对生物膜的微生物群落组成和结构进行分析.结果表明:温度25-30℃,该处理系统首次挂膜成功需要4周,启动后运行稳定,对2种不同来源和氮污染程度的养殖废水均有较好的脱氮效果,氨氮、亚硝酸盐氮及总氮的去除率均在90％以上.硝化生物膜(a)的优势菌分别归属变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes).反硝化生物膜(b)微生物群落的多样性指数和丰度指数均远大于前者,主要为变形菌门、厚壁菌门、拟杆菌门、螺旋体门(Spirochaetae)及绿菌门(Chlorobi).其中,归属于变形菌门p-变形菌纲(Betaproteobacteria)的丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)和红环菌科(Rhodocyclaceae)在2种生物膜中占比均较高.由于所处环境(载体,碳源、溶氧等)不同,在属分类水平上,2种生物膜的细菌群落结构表现出明显差异.生物膜a中属的种类仅为b的三分之二,相对丰度＞0.5％的优势菌属,a为8个,b为18个.其中,隶属丛毛单胞菌科和红环菌科未知属的优势种群分别占到a、b总序列数的56.67％和45.51％.磁螺菌属(Magnetospirillum)和硝化螺菌属(Nitrospira)是a中特有的优势功能菌群,梭菌属( Clostridium)、动胶菌属(Zoogloea)、管道杆菌属(Cloacibacterium)、脱硫弧菌属(Desulfovibrio)等具有反硝化功能的菌群为b的优势菌属.