煤气化废水生物处理系统中的微生物群落特性

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随着煤气化工业的不断发展,中国正面临着由此带来的一系列环境问题。生物处理是煤气化废水处理的核心处理工艺,其中微生物是污染物去除的主体,但对其认识尚十分有限。因此,本研究以两套试验系统(含有固定载体的AO-MBR系统)为对象,考察其微生物群落特性,以期为煤气化废水的生物处理工艺提供设计和运行的理论支持。分别从两个系统的缺氧、好氧和膜池采集污泥混合液样品,并采用高通量测序方法对其微生物群落特性进行了研究。分类结果表明,系统中变形菌门所占丰度最高,其变形菌纲为优势纲。基于微生物群落多样性指数的数据分析表明1号系统的缺氧池、好氧池和膜池中各样品的群落多样性、均匀性和多度指数无明显差异(P>0.05)。采用不相似性检测方法Adonis,ANOSIM和MRPP的分析结果表明1号系统的缺氧池、好氧池和膜池中微生物群落结构无明显差异(P>0.05)。同时,聚类分析表明,1号系统中相邻反应池中的微生物群落更相近。此外,Mantel test结果表明进水总氮浓度与微生物群落结构呈显著正相关(P<0.05)。移动窗口分析结果表明2号系统膜池(E)中的微生物变化速率(0.83%-7.72%)低于1号系统膜池(D)中的微生物变化速率(0.85%-15.63%)。这是由于2号系统中水力负荷的增幅(从222L/m3.d增长至267L/m3.d)小于1号系统中水力负荷的增幅(从222L/m3.d增长至356L/m3.d)。这一结果可能表明,水力负荷变化越大,微生物变化速率越大。此外,采用幂律方程进行物种-时间关系(TTR)分析的结果表明,两个系统的膜池中的微生物群落均符合幂律关系。1号系统的膜池内微生物群落的时间周转率为0.13(R2=0.99),低于系统2膜池中微生物群落的时间周转率0.20(R2=0.99)。
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