不同水力停留时间和进水硝酸盐浓度下香蕉杆为碳源的固相反硝化性能研究

作者:高书伟; 张凯; 李志斐; 谢骏; 王广军; 李红燕; 夏耘; 郁二蒙; 田晶晶; 龚望宝
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固相反硝化在去除养殖尾水中的硝酸盐氮(NO 33–-n)方面具有广阔的应用前景。水力停留时间(hydraulic、retention time、HRT)和进水硝酸盐浓度(INC)是影响脱氮系统脱氮性能的主要因素之一,HRT需要对其进行优化,掌握其最大NO3–-N处理能力。在这项研究中,香蕉棒首次被用作一维反硝化反应器的外部碳源。在流场环境下,测定了HRT和INC不同反硝化系统对NO3–-N、亚硝酸盐氮(NO2–-N)、氨氮(NH4+-N)、总氮(TN)、总磷(TP)和化学需氧量(COD)的去除效果。基于IlluminaMiseq测序平台的高通量测序技术用于分析脱氮系统运行早期和晚期16S rDNA V3和V4区测序分析的细菌群落。结果表明,香蕉杆反应器的最佳运行时间为20h,对应于Armenia-N去除率反应器的最佳运行时间为(96.711.36)%,且不存在NO2–-n的累积,反应器的出水硝酸盐浓度(出水,nitrate concentration,ENC)和硝酸盐去除率(硝酸盐去除率,NRR)随INC的增加而显著增加(P<0.05),出水浓度随INC的增加而降低。此外,在整个实验过程中,NH4+-n可以在反应器中完全去除。高通量测序的结果表明,经过长期运行,反应器中的优势菌包括变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、弯曲杆菌门(Campilobacterota)和厚壁菌门(Firmicutes),它们的相对丰度分别增加到31.20%、6.67%、3.08%和4.26%,确保了反应器的高效运行。此外,在属水平上,反应器初始和最终阶段的优势菌存在显著差异。本研究为农业废弃物水产养殖尾水中反硝化碳源的工艺优化提供了理论参考。