外源C12-HSL信号分子协同反硝化菌FX-4对活性污泥系统脱氮效果的影响

为探究外源信号分子的群体感应效应对反硝化菌FX-4及活性污泥系统脱氮的影响,将外源AHLs(酰基高丝氨酸内酯类)的C6-HSL和C12-HSL信号分子投加至反硝化复筛培养基中,探究AHLs对反硝化菌FX-4去除NO_(3)^(−)-N的影响。结果发现,外源投加C6-HSL和C12-HSL均可有效地提高反硝化菌FX-4的NO_(3)^(−)-N去除性能,增加反硝化菌FX-4的生物量,且C12-HSL协同反硝化菌FX-4的NO_(3)^(−)-N去除效果最佳;不同浓度的C12-HSL对反硝化菌FX-4的NO_(3)^(−)-N去除效果均有提升,且50 nmol·L^(-1)的C12-HSL可较大提升菌株FX-4的NO_(3)^(−)-N去除效果。将浓度为0、5 nmol·L^(-1)、50 nmol·L^(-1)、200 nmol·L^(-1)、500 nmol·L^(-1)和1000 nmol·L^(-1)的C12-HSL和反硝化菌FX-4同时投加至SBR活性污泥系统中,考察两者协同下系统脱氮性能、信号分子浓度和微生物群落结构的变化。结果表明,两者协同作用可对NO_(3)^(−)-N去除性能产生明显影响,投加信号分子的实验组R_(1)~R_(6)相对于空白对照组R_(0)的NO_(3)^(−)-N积累量减少20~50 mg·L-1,且C12-HSL投加量为100 nmol·L^(-1)的反应器R_(3)的NO_(3)^(−)-N消耗量最多,NO_(3)^(−)-N出水质量浓度较R_(0)降低约45 mg·L-1;此外C12-HSL信号分子对TN去除产生正影响显著,且C12-HSL投加量为100 nmol·L^(-1)的反应器能更有效地提升活性污泥系统TN去除效能。信号分子浓度变化检测结果显示,外源投加C12-HSL可以刺激系统其他AHLs分泌,特别是促进系统C4-HSL的分泌。微生物群落结构分析结果显示,外源投加反硝化菌FX-4和信号分子C12-HSL可显著影响活性污泥中微生物群落组成,加快活性污泥中微生物种群演替,使Thauera、Brevundimonas等脱氮相关菌属占比升高。以上结果可为信号分子作为应急手段强化活性污泥系统生物脱氮性能提供参考。