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以丝瓜络为碳源的固相反硝化系统性能

2024-02-01分类号:X714

【作者】高书伟   张凯   李志斐   谢骏   王广军   郁二蒙   李红燕   夏耘   田晶晶   龚望宝
【部门】中国水产科学研究院珠江水产研究所  农业农村部热带亚热带水产资源利用与养殖重点实验室  广东省水产动物免疫技术重点实验室  上海海洋大学  水产科学国家级实验教学示范中心  
【摘要】构建以丝瓜络为碳源的固相反硝化系统,探究不同水力停留时间(HRT)和进水硝酸盐浓度(INC)下该系统的反硝化性能,为丝瓜络作为水产养殖尾水反硝化碳源的工艺优化提供理论依据。以丝瓜络(LS)为一维反硝化反应器(denitrification reactor, DR)外加碳源,在流场环境下,测定不同HRT (16、20、24和28 h)和INC (50、75、100和125 mg/L)下反硝化系统对硝酸盐氮(NO_3~--N)、亚硝酸盐氮(NO_2~--N)、氨氮(NH_4~+-N)、总氮(TN)、总磷(TP)和化学需氧量(CODcr)的去除效果。并采用高通量测序技术对丝瓜络反硝化反应器(LS-DR)在运行初期和末期时的细菌群落结构进行分析。当INC为50 mg/L,HRT为24h时,LS-DR对NO_3~--N和TN均有较好的去除效果,去除率分别为98.97%±0.52%和97.84%±0.94%,此时出水NO_2~--N浓度也达到较低水平(小于0.5 mg/L);在HRT为24 h的基础上,当INC增加至75、100和125 mg/L时,其NO_3~--N去除率和NO_3~--N去除速率(NRR)均随INC的增加而显著增加,出水COD则随INC的增加而降低,但均未实现完全反硝化,然而,LS-DR在整个实验期间均能完全去除NH_4~+-N;扫描电镜结果显示,丝瓜络表面结构有利于微生物附着生长;高通量测序结果显示,LS-DR的优势菌门包括变形菌门、拟杆菌门、弯曲杆菌门、厚壁菌门和疣微菌门;被鉴定的优势菌属中热单胞菌属(1.46%)、陶厄氏菌属(0.55%)、固氮螺菌属(3.32%)、Simplicispira (1.01%)、假黄色单胞菌属(0.39%)、草螺菌属(3.02%)和Uliginosibacterium (0.9%)主要参与反硝化的进行,Cytophaga xylanolytica (1.61%)和Cloacibacterium (2.69%)主要参与了丝瓜络的降解,黄杆菌属(1.17%)和Diaphorobacter (0.64%)既能进行反硝化,也能降解丝瓜络。LS-DR的最佳HRT为24 h,最适宜的INC为50 mg/L。本研究为丝瓜络固相反硝化工艺的优化提供了理论基础,为开发新型缓释碳源在养殖尾水处理中的应用提供参考。
【关键词】养殖尾水  固相反硝化  水力停留时间  进水硝酸盐浓度  丝瓜络  微生物群落
【基金】国家重点研发计划(2019YFD0900302);; 广东省促进经济发展专项资金(粤农2019B13);; 国家现代农业产业技术体系(CARS-45-21);; 中国水产科学研究院基本科研业务费(2020TD58)~~
【所属期刊栏目】水产学报
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