PN/A颗粒污泥-固相反硝化组合工艺的菌群功能解析

为解决部分亚硝化-厌氧氨氧化(PN/A)反应存在的硝酸盐残留问题,将PN/A颗粒污泥与固相反硝化(SPD)系统相耦合,用于高氨氮废水的连续处理。在逐级提高颗粒污泥自养脱氮效能的基础上,系统考察了石英砂、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和羟基丁酸戊酸共聚酯(PHBV)三种填料的SPD效能。结果表明,在高水力选择压下,PHBV的反硝化性能最佳,使PN/A-SPD组合工艺的总氮去除率超过了93%,远高于石英砂(83.6%)和PBS(85.8%)的水平。通过高通量测序与功能基因注释可知,固态碳源的溶出水平是影响生物膜菌群多样性的关键因素。其中,在PHBV表面占据主导的水解菌Clostridium-sensu-stricto-7与Comamonadaceae等反硝化菌形成了稳定的协作关系,在有效洗脱自养脱氮功能菌的同时,显著提升了菌群参与多元素循环的功能潜力。上述发现对于系统优化PN/A-SPD组合工艺,推动其工程化应用具有重要的指导意义。

冷冻PN/A颗粒污泥快速活化过程中的污泥形态与菌群演化特征分析

接种颗粒污泥是快速启动高性能自养脱氮反应器的有效方法之一.为建立污泥活化与反应器效能的响应关系,在连续流反应器中接种冷冻储存的颗粒污泥,并采用高负荷和高水力选择压的调控策略,在34 d内成功启动了部分亚硝化/厌氧氨氧化(PN/A)一体化系统.反应器总氮去除率大于83%,总氮去除负荷稳定在1.67 kg·(m^(3)·d)^(-1).实验期间,使用Image pro-plus软件对颗粒的特征尺寸进行了分析.结果表明,颗粒内砖红色区域的投影面积与其总氮比去除速率呈现良好的线性正相关(R^(2)=0.988).这为快速评估PN/A污泥的活性提供了一种简易方法.由MiSeq高通量测序的结果可知,反应器运行在富集好氧氨氧化菌(Nitrosomonas)和淘洗异养菌(如Denitratisoma和Haliangium等)的同时,有效改善了颗粒密实度,为内部厌氧氨氧化菌(Candidatus_Kuenenia,丰度>30%)的活化创造了有利条件.