硫自养反硝化过程中含硫副产物产生规律及微生物群落结构的空间分布

摘要：

为探究硫自养反硝化过程中含硫副产物的产生规律,建立了上流式硫自养固定床生物反应器,考察HRT(水力停留时间)对水中NO3--N去除的影响,运用零级和1/2级反应动力学模型对NO3--N还原过程进行拟合,通过测定与理论计算分析含硫副产物的产生趋势及规律,利用高通量测序技术(high-throughput sequencing)测定微生物群落结构空间分布特征.结果表明:①当进水NO3--N浓度为(30.45±0.38) mg/L,HRT为4和1h时,NO3--N去除率达到98％以上.硫自养反硝化过程符合1/2级反应动力学模型,1/2K1/2V(1/2级反应动力学速率常数)为5.69 mg1/2/(L1/2·h).②出水SO42-的产生量接近理论值,S2-在反应器中部出现微量的积累,在出水口处浓度进一步降低(＜0.5 mg/L).③HRT的缩短改变了反应器内部微生物群落α多样性的变化规律;Proteobacteria成为了最主要的优势菌群,各阶段所占比例均大于59％,Sulfurimonas为最常见的反硝化菌,在HRT为1h时,反应器中部其丰度达到36％,成为反应器中的优势菌属;Desulfurella为SRB(硫酸盐还原菌),其丰度的增加与反应器内部S2-的积累一致.研究显示,硫自养反硝化过程中产生的SO42-与理论值接近,S2-产生量沿反应器高度方向呈现先增加后降低的趋势,微生物群落结构分布情况与反应器高度有关.

关键词：硫自养、反硝化、含硫副产物、高通量测序、微生物群落结构

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分类号：X52(水体污染及其防治)

资助基金：国家自然科学基金项目21277134,51208179;天津市水质科学与技术重点实验室开放研究基金项目TJKLAST-ZD-2016-03

在线出版日期：2018-12-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：1152-1159