单室微生物电解池除镍途径分析及微生物群落动态特征

【目的】为探究UASB颗粒污泥启动的单室微生物电解池(Single-chamber microbial electrolysis cell,SMEC)对Ni(II)的去除途径和SMEC中微生物群落的动态特征。【方法】以乙酸钠为底物,采用单因子控制方法分析SMEC对Ni(II)的去除途径和应用Illumina高通量测序技术解析SMEC启动过程中微生物群落的组成和结构动态学特征。【结果】结果表明,SMEC对重金属的去除主要通过吸附和微生物作用。经培养驯化功能菌群发生变化。成熟单室微生物燃料电池(Single-chamber microbial fuel cell,SMFC)阳极生物膜菌群主要是Proteobacteria(变形菌门,91.42%)中的Geobacter sp.(地杆菌属,76.25%);阴极生物膜菌群主要是Bacteroidetes(拟杆菌门,47.99%)中的Niabella sp.(布鲁氏菌属,33.01%)和Proteobacteria(45.74%)中的Ochrobactrum sp.(苍白杆菌属,10.80%)。成熟SMFC改装成的SMEC在12.5 mg-Ni(II)/L下,阳极生物膜菌群由单一优势菌Geobacter sp.转变为Geobacter sp.(41.56%)和Proteobacteria中的Azospirillum sp.(固氮螺菌属,5.97%);阴极生物膜菌群由Niabella sp.和Ochrobactrum sp.转变为Firmicutes(厚壁菌门,25.21%)中的Acetoanaerobium sp.(19.28%)、Proteobacteria(51.42%)中的Dokdonella sp.(16.48%)和Azospirillum sp.(9.49%)。【结论】本研究表明,污泥微生物经SMFC和SMEC驯化过程及Ni(II)的淘汰和选择,在电极上形成了稳定、高效产电与除镍菌群,优势菌群为Proteobacteria。