我国城市污水处理工艺中活性污泥的功能群落结构解析

作     者：郭宇新 齐嵘 肖淑敏 窦殿程 苏高新 高嘉 GUO Yu-xin;QI Rong;XIAO Shu-min;DOU Dian-cheng;SU Gao-xin;GAO Jia

作者机构：天津城建大学环境与市政工程学院天津市水质科学与技术重点实验室天津300384 中国科学院生态环境研究中心工业废水无害化与资源化国家工程研究中心北京100085 

基　　金：环境模拟与污染控制国家重点联合实验室课题项目(22Z02ESPCR) 

出 版 物：《环境科学》 (Environmental Science)

年 卷 期：2025年第46卷第2期

页      码：934-943页

摘      要：作为在城市污水处理领域里广泛使用的生物处理工艺,对碳、氮和磷等目标污染物进行高效稳定地去除是工艺运行控制与优化的终极目标.功能种群通过合理的组成和分布,并且动态响应关键工艺调控参数的变化则是处理工艺能否达到目标的关键.对我国6个大型城市19个典型城市污水生物处理工艺进行夏季和冬季系统采样后,通过MiSeq高通量测序并与全球污水处理厂16S rRNA全长基因序列数据库(MiDAS)对比分类.结果表明,我国城市污水处理工艺中显著存在着基本相同的核心种群:有29个属在全部38个样品中均能观测到,而1901个属仅在1个或少数(样品数n<10)样品中出现;高频率出现属的丰度较高,而低出现频率属的丰度相对较低,数量仅占全部种属10%的286个属,其累计丰度可占总丰度的80%.核心种群的优势属中主要以厌氧发酵和好氧/厌氧异养菌为主的碳去除种群,如在各种环境下均具有较强生存能力的芽孢杆菌(Bacillus和Lysinbacillus),具有底物发酵功能的厌氧发酵菌(Intestinibacter和Thermomonas)和兼性厌氧发酵菌(Entercoccus),好氧/厌氧的异养菌(Ferruginibacter、IMCC26207和Hyphomicrobium);具有反硝化功能的Rhodoplanes、Ottowia和Iamia,疑似具有反硝化功能的Paracoccus等功能种属,而工艺形式、进水水质变化、季节性温度变化可以在一定程度上改变以上最优势属的丰度.硝化种属主要由Nitrosomonas和Nitrospira构成,Rhodobacter和Paracoccus是污水处理工艺中的主要优势反硝化功能种属,Tetrasphaera作为优势聚磷种属广泛地分布在我国各个类型污水处理工艺的活性污泥中,聚糖原种属则以Candidatus_Competibacter和Defluviicoccus为主,丝状菌的优势种属是Candidatus_Microthrix、Candidatus_Promineofilum和Trichococcus.尽管此次我国采样污水处理工艺之间的地理距离大于1000km,工艺间各运行参数不尽相同,特别是与丹麦地处不同大洲,但再次验证了城市污水生物处理工艺的活性污泥中广泛存在核心种群,并且具有相似的组成与生态功能.

主 题 词：活性污泥 微生物群落 核心功能种群 污水生物处理 种群结构 

学科分类：07[理学] 09[农学] 0903[农学-动物生产类] 0713[0713] 

核心收录：

D　O　I：10.13227/j.hjkx.202402040

馆 藏 号：203157129...