磁性纳米Fe_(3)O_(4)@C对SBR脱氮除磷性能及其微生物种群组成的影响

为探究磁性纳米Fe_(3)O_(4)@C对序批式活性污泥反应器(SBR)污水处理系统脱氮除磷性能的影响,建立了2个相同的SBR(编号分别为0号和1号),其中,0号反应器未投加任何磁性材料(对照组),1号反应器中投加0.5 g·L^(-1)的Fe_(3)O_(4)@C(实验组),并采用高通量测序和实时定量PCR(qPCR)技术对2个反应器内生物种群结构及关键脱氮除磷功能菌群进行分析.结果表明:(1)Fe_(3)O_(4)@C对SBR除污性能有显著影响,其中,1号反应器化学需氧量(COD)的去除性能得到增强,24 d后去除率稳定在90%左右;0号和1号反应器总氮(TN)平均去除率分别为35.83%和52.18%;从第43 d起,1号反应器除磷性能明显高于0号反应器,运行70 d后,0号和1号反应器对总磷(TP)的平均去除率分别为47.52%和56.33%.(2)添加Fe_(3)O_(4)@C材料后,反应器内变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度从23.91%增加至32.14%,优势脱氮菌门Planctomycetes、Nitrospirae的相对丰度分别从2.66%、0.46%增加至5.16%、2.23%.(3)添加Fe_(3)O_(4)@C后,SBR内细菌总数明显增多,16S基因拷贝数从1.77×10^(7) copies·g^(-1)增长到4.21×10^(7) copies·g^(-1);各功能菌数量也有大幅度增长,除磷功能基因PAO增加了3.4倍,脱氮功能基因nirS、Nitrospira、Nitrobacter、AOB分别增长了2.3、2.4、4.7和572倍.研究表明,磁性纳米Fe_(3)O_(4)@C能有效促进SBR脱氮除磷性能,可为SBR工艺的优化改进提供理论支撑.