游离氨与游离亚硝酸对中试膜生物反应器短程硝化及微生物群落结构的影响

摘要

为探究FA(游离氨)与FNA(游离亚硝酸)对短程硝化及微生物群落结构的影响,采用中试MBR(膜生物反应器),以高浓度NH4+-N废水为处理对象,考察 MBR对 NH4+-N的去除效果,通过计算 FA与 FNA浓度,分析其对短程硝化的影响,利用16S rRNA基因高通量测序技术分析微生物群落结构并对功能基因进行预测. 结果表明:①通过将NH4+-N容积负荷逐渐从0. 11 kg/(m3?d)提升至0. 75 kg/(m3?d),MBR在第18天实现了全程硝化向短程硝化的转变. ②MBR稳定运行过程中,FA和FNA浓度分别维持在1. 03～3. 52和0. 033～0. 118 mg/L,NAR(亚硝酸盐积累率)为65. 70%～80. 24%,实现了NO2－-N的稳定积累,此时NH4+-N去除率为87. 92%～97. 18%. ③进水由模拟废水向实际工业废水的转变没有对NAR产生较大影响,表明中试MBR具有较强的适应能力. ④16S rRNA 基因高通量测序分析结果表明,维持 MBR 内 FA 和 FNA 浓度能够富集 AOB (氨氧化菌) Nitrosomonas(7. 99%),抑制NOB(亚硝酸盐氧化菌)活性,进而实现短程硝化;MBR运行第50天时,Amo(氨单加氧酶)功能基因相对丰度为第0天时的371倍,进一步验证了短程硝化过程的实现. 研究显示,FA与FNA对NOB的抑制在维持中试MBR短程硝化中起重要作用,微生物群落结构的变化与MBR内FA和FNA浓度有关.