城市在线亚洲精品自拍,精品乱码一区二区三四区视频二级出水水量大、C/N低，是导致在线亚洲精品自拍,精品乱码一区二区三四区视频尾水氮含量高，进而引起水体富营养化、水环境质量退化、威胁人体健康的重要因素之一。目前城镇污水排放标准日益严格，如何降低污水厂尾水氮含量成为城市污水处理领域关注的重点。
生物反硝化效率高、成本低，被广泛地应用于深度脱氮工艺中。异养反硝化相较于自养反硝化效率更快，然而当碳源不足时会有NO2--N积累，碳源过量时会导致出水COD不能达标排放；而自养反硝化不需要外加碳源，因此运行成本低、产生污泥量少，在污水深度脱氮工艺中得到广泛应用。目前自养反硝化的主要电子供体包括氢气、硫和铁等基质。相较于氢自养和铁自养工艺，硫自养工艺在在线亚洲精品自拍,精品乱码一区二区三四区视频的深度脱氮工艺中应用得最为广泛。硫自养反硝化过程是硫细菌利用无机碳源，如硫化物、单质硫、和硫代硫酸盐等作为电子供体。但硫自养反硝化过程中存在出水SO42-浓度高、pH低等问题。
近年来自养-异养反硝化协同工艺深度脱氮日渐形成一种新的发展趋势。有研究发现自养-异养反硝化协同作用下可有效促进体系的脱氮效果。在硫自养反硝化体系中加入有机物后，一部分NO3--N通过异养反硝化被降解，同时产生的碱度会被自养反硝化产生的酸度所消耗，不仅控制了出水SO42-浓度，同时也解决了出水pH低的问题，实现了在低C/N条件下NO3--N的深度去除。然而，目前的研究多采用自制废水进行实验，采用实际在线亚洲精品自拍,精品乱码一区二区三四区视频尾水的研究相对较少，自养-异养反硝化协同工艺中微生物的代谢机制也缺乏深入了解。
本研究以污水厂尾水为处理对象，通过改善水力负荷条件及有机质投加量，优化异养-硫自养反硝化协同工艺运行参数，考察异养-硫自养反硝化协同工艺中在线亚洲精品自拍,精品乱码一区二区三四区视频尾水NO3--N的降解性能，探究异养-硫自养反硝化协同工艺中微生物群落结构变化情况，解析硫异养-硫自养反硝化协同工艺深度脱氮的机理。
1、材料与方法
1.1 尾水来源
本研究反应器进水来自华北某在线亚洲精品自拍,精品乱码一区二区三四区视频尾水，该厂采用A2O工艺，二沉池出水水质：COD为23mg/L，NH3-N为0.80mg/L，NO3--N为8.10mg/L，TN为9.50mg/L，SO42-为98mg/L。
1.2 实验装置
实验所用反应容器内径为40cm，高50cm，填料填充高度约为40cm，填料容积为50L。反应器底部设1个布水板，反应器侧壁设置4个出水口，间隔10cm。反应器内填充硫颗粒和石英砂粒径均为2~3mm，硫颗粒与石英砂的体积比为2∶1，实验装置示意如图1所示。
1.3 实验设计
本研究分别设置对照组和实验组，均接种在线亚洲精品自拍,精品乱码一区二区三四区视频二沉池活性污泥，污泥质量浓度约为6000mg/L（以MLSS计），MLVSS/MLSS为0.75，污泥体积指数为115。将污水厂尾水接入反应器静置至反应器内NO3--N低于检测限时启动反应器。实验组进水中通过添加乙酸钠增加进水COD，通过调整进水COD及水力负荷优化异养-硫自养反硝化协同工艺运行参数，考察异养-硫自养反硝化协同工艺中在线亚洲精品自拍,精品乱码一区二区三四区视频尾水NO3--N降解性能，具体实验组运行工况如表1所示。对照组进水不添加有机物，其余运行条件与实验组相同。对照组中主要发生的生物过程为硫自养反硝化，如式（1）所示。
1.4 分析方法
DO和ORP采用便携式多功能水质仪测定。pH采用便携式pH计测定。TN、NH3-N、NO3--N、NO2--N、SO42-等指标在测定前需要在8000r/min下离心10min，上清液通过0.45μm滤膜过滤。采用离子色谱法（Dionex1100）测定NO3--N、SO42-；采用紫外分光光度法测定NO2--N浓度；采用重铬酸钾氧化法测定COD；采用酸碱滴定法测定进出水的碱度。
通过扩增子测序技术对研究中涉及的底泥样品进行16SrDNA的V3-V4区高通量测序。引物序列分别为341F（CCCTACACGACGCTCTTCCGATCTGCCTACGGGNGGCWGCAG）和805R（GACTGGAGTTCCTTGGCACCCGAGAATTCCAGACTACHVGGGTATCTAATCC）。利用R语言对数据进行生物信息学分析，利用Gephi等数据分析软件分析微生物之间的相互关系。
1.5 统计分析
为估计测量的随机误差，所有样品均设置3组平行实验进行分析。使用SPSS22.0确定实验数据平均值、标准偏差和方差分析（ANOVA）。使用单因素方差分析比较平均值，显著性水平P<0.05。
2、结果与讨论
2.1 反硝化脱氮性能
不同阶段实验组和对照组NO3--N变化如图2（a）所示，不同阶段实验组和对照组NO2--N变化如图2（b）所示。
由图2（a）可知，对照组NO3--N的去除率分别达到了50.3%（Ⅰ阶段，HRT=4h）、98.6%（Ⅱ阶段，HRT=4h）、84.7%（Ⅲ阶段，HRT=3h）和78.4%（Ⅳ阶段，HRT=2h）；实验组NO3--N的去除率分别达到了98.8%（Ⅰ阶段，HRT=4h）、99.9%（Ⅱ阶段，HRT=4h）、99.9%（Ⅲ阶段，HRT=3h）和94.5%（Ⅳ阶段，HRT=2h）。结果表明，添加碳源可有效提升NO3--N去除率。研究表明，添加碳源部分NO3--N可以通过异养反硝化作用被降解，有效促进反硝化效率。而当降低HRT时，受水流冲击及NO3--N负荷增加的影响，部分NO3--N没来得及参与反应就随水流冲出。此外，值得注意的是，从第Ⅰ阶段（COD为40mg/L）和第Ⅱ阶段（COD为30mg/L）NO3--N的变化发现，当减少外加碳源含量时，反硝化作用明显受到抑制，且COD减少10mg/L，出水NO3--N增加了3.3mg/L，根据异养反硝化反应可知，出水NO3--N应为5.3mg/L，结果表明在异养-硫自养协同反硝化过程中，优先发生异养反硝化反应，符合热力学定理。
由图2（b）可知，对照组NO2--N质量浓度分别达到了2.86mg/L（Ⅰ阶段，HRT=4h）、0.18mg/L（Ⅱ阶段，HRT=4h）、0.36mg/L（Ⅲ阶段，HRT=3h）和1.64mg/L（Ⅳ阶段，HRT=2h）；实验组有外加碳源，NO2--N质量浓度分别达到了2.50mg/L（Ⅰ阶段，HRT=4h）、0.10mg/L（Ⅱ阶段，HRT=4h）、0.05mg/L（Ⅲ阶段，HRT=3h）和0.72mg/L（Ⅳ阶段，HRT=2h）。同时，在阶段Ⅰ中实验组的NO2--N最高积累质量浓度为4.5mg/L，在阶段Ⅱ中实验组的NO2--N最高积累质量浓度为5.8mg/L，明显高于对照组中NO2--N最高积累质量浓度。结果可知，实验组最终的NO2--N积累质量浓度低于对照组，然而在阶段Ⅰ和Ⅱ过程中出现了实验组NO2--N积累质量浓度高于对照组的现象。根据物料守恒定律，在反应器运行的第20天（阶段Ⅰ），对照组和实验组的NO3--N去除率分别为50.3%和98.8%，说明实验组中添加了有机物促进了NO3--N的还原，然而由于NO2--N的还原是反硝化过程中的限速步骤，因此出现了短暂的NO2--N积累。在运行的第Ⅱ阶段，由于实验组中进水COD的减少，导致了C/N的降低，研究表明，碳源不足时反硝化反应不充分，会出现NO2--N积累的情况。因此，在运行第Ⅱ阶段出现了比第Ⅰ阶段更为严重的NO2--N积累情况，但随着实验组中微生物群落结构的不断调整，NO2--N的积累情况逐渐消失。
2.2 出水SO42-质量浓度变化情况
不同阶段实验组和对照组出水SO42-的变化如图3所示。
由图3可知，对照组出水SO42-质量浓度分别达到了135.5mg/L（Ⅰ阶段，HRT=4h）、192.3mg/L（Ⅱ阶段，HRT=4h）、188.6mg/L（Ⅲ阶段，HRT=3h）和160.9mg/L（Ⅳ阶段，HRT=2h）；实验组出水SO42-质量浓度分别为157.1mg/L（Ⅰ阶段，HRT=4h）、168.7mg/L（Ⅱ阶段，HRT=4h），154.8mg/L（Ⅲ阶段，HRT=3h）和137.5mg/L（Ⅳ阶段，HRT=2h）。结果可知，实验组和对照组SO42-浓度变化均呈现随着HRT的减少，出水SO42-质量浓度呈递减的趋势，且在第Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ阶段添加碳源的条件下会减少出水SO42-质量浓度，而第Ⅰ阶段中对照组出水SO42-质量浓度高于实验组，其原因主要是第Ⅰ阶段中实验组中NO3--N的去除率明显高于对照组，导致产生了更多的SO42-。根据硫自养反硝化反应可知，降解1mol/LNO3-需要生成1.05mol/LSO42-，根据图2（a）可知，随着HRT的降低，NO3--N去除率呈递减的趋势，因此出现随着HRT的降低，出水SO42-质量浓度减少的现象。此外，还发现SO42-实际减少的质量浓度高于理论SO42-减少的质量浓度，有研究发现，硫自养反应器中多为厌氧菌，减少HRT会对反应器细菌产生冲击，从而抑制了如硫歧化细菌、反硝化细菌等的活性，导致出水SO42-降低。
2.3 出水pH和碱度变化情况
对照组和实验组出水pH和碱度（以CaCO3计）的变化如图4所示。
由图4可知，在运行期间，进水pH为7.48~7.62，对照组出水pH分别为7.4（Ⅰ阶段，HRT=4h）、6.8（Ⅱ阶段，HRT=4h）、6.8（Ⅲ阶段，HRT=3h）和6.8mg/L（Ⅳ阶段，HRT=2h）；实验组添加碳源出水pH分别为7.4（Ⅰ阶段，HRT=4h）、7.2（Ⅱ阶段，HRT=4h）、7.2（Ⅲ阶段，HRT=3h）和7.3mg/L（Ⅳ阶段，HRT=2h），结果表明，添加碳源的实验组出水pH高于对照组，根据异养反硝化反应可知，异养反硝化过程产生碱度，而根据硫自养反硝化反应可知，自养反硝化是消耗碱度的过程。对比实验组第Ⅰ阶段和第Ⅱ阶段可知，在降低进水COD后，碱度的消耗量从29mg/L增加至38mg/L，进一步说明了自养反硝化是消耗碱度的过程，异养-硫自养协同工艺深度脱氮可实现酸碱的平衡。随着HRT的降低，实验组和对照组的碱度消耗均呈现先降低后升高的趋势，NO3--N的去除率随着HRT的降低而降低，理论上碱度的消耗也应该降低，然而在对照组中，分别为44mg/L（Ⅰ阶段，HRT=4h）、62mg/L（Ⅱ阶段，HRT=4h）、60mg/L（Ⅲ阶段，HRT=3h）和61mg/L（Ⅳ阶段，HRT=2h），结果表明对照组中总体碱度消耗量并没有随着HRT的降低而减少，说明该反应体系中存在其他消耗碱度的反应，如硫歧化反应。
2.4 微生物群落结构分析
为进一步解析异养-硫自养反硝化协同工艺深度脱氮的机理，分别在初始和4个阶段对对照组和实验组进行微生物群落结构分析。底泥的Alpha多样性指数统计如表2所示。
由表2可知，每个样品平均检测了10754序列，覆盖度都超过了98%，表明样品中大部分序列被检测到。Shannon指数代表物种多样性，对照组Shan⁃non指数分别为8.214（Ⅰ阶段，HRT=4h）、8.314（Ⅱ阶段，HRT=4h）、8.324（Ⅲ阶段，HRT=3h）和8.334（Ⅳ阶段，HRT=2h）；实验组Shannon指数分别为8.492（Ⅰ阶段，HRT=4h）、8.529（Ⅱ阶段，HRT=4h）、8.709（Ⅲ阶段，HRT=3h）和8.705（Ⅳ阶段，HRT=2h）。结果表明，添加碳源的实验组物种丰富度比对照组更高，且随反应器运行时间的增加，对照组和实验组中物种丰富度逐渐增加，且在第Ⅳ阶段趋于稳定。
Beta多样性可以更加直观地分析底泥中微生物群落结构变化，分别对对照组和实验组在不同运行阶段中的门、属分类进行分析，结果如图5所示。
由图5（a）可知，检测出6种主要细菌（门）分别为：Proteobacteria、Bacteroidetes、Spirochaetes、Chloro⁃flexi、Firmicutes和Acidobacteria。其中，Proteobacte⁃ria在对照组和实验组中均为优势菌门，在实验组Proteobacteria丰度分别为45.5%（Ⅰ阶段）、57.4%（Ⅱ阶段）、71.5%（Ⅲ阶段）和72.4%（Ⅳ阶段）。对照组中Proteobacteria丰度分别为43.0%（Ⅰ阶段）、53.5%（Ⅱ阶段）、63.3%（Ⅲ阶段）和65.3%（Ⅳ阶段）。上述结果表明，Proteobacteria中含有大量与反硝化相关的微生物，脱氮的效果与Proteobacteria相关。
由图5（b）可知，共发现13种优势菌属，其中包括异养反硝化菌、兼养反硝化菌、硫自养反硝化菌、硫酸盐还原菌及硫歧化细菌等5类功能菌。异养反硝化菌包括Thauera、Acinetobacter和Georgfuch⁃sia；兼养反硝化菌包括Pseudomonas、Longi⁃linea、Ignavibacterium和Rhodanobacter；硫自养反硝化菌包括Sulfuritalea、Thiobacillus和Methyloversatilis；硫酸盐还原菌包括Leptolinea和Syntrophus；硫歧化细菌包括Treponema。其中Longilinea相对丰度最高，在对照组中相对丰度分别为2.01%（Ⅰ阶段）、1.51%（Ⅱ阶段）、1.41%（Ⅲ阶段）和1.39%（Ⅳ阶段），在实验组中相对丰度分别为4.21%（Ⅰ阶段）、4.31%（Ⅱ阶段）、4.39%（Ⅲ阶段）和4.01%（Ⅳ阶段），结果可知在实验组中Longilinea相对丰度明显高于对照组，Pseudomonas、Ignavibacte⁃rium和Rhodanobacter也表现出相似的变化规律。异养反硝化菌Thauera、Acinetobacter和Georg⁃fuchsia在添加碳源后也得到明显的富集，其中在实验组中Acinetobacter的相对丰度最高增加至4.24%（第Ⅰ阶段）。总体而言，在不同阶段下，对照组反硝化菌的相对丰度范围为11.6%~13.5%，而实验组反硝化菌的相对丰度范围为20.6%~22.6%。结果表明，添加一定的碳源可有效刺激反硝化菌活性，从而提高反硝化效率。
2.5 微生物共现网络
为深入解析自养-异养反硝化协同工艺中微生物的代谢机制，分别对实验组和对照组建立了一个包含所有微生物数据的共现网络（r>|0.4|和P<0.05），计算拓扑特征以描述微生物网络的复杂交互程度，结果如图6所示。
由图6（a）可知，对照组中共生网络由63个节点组成，由43条边连接。网络直径、平均路径长度、图密度、连接部件、平均聚类系数和模块化值分别为2、1.065、0.022、28、0.758和0.915。
由图6（b）可知，实验组中共生网络由108个节点组成，由122条边连接。网络直径、平均路径长度、图密度、连接部件、平均聚类系数和模块化值分别为7、1.208、0.021、41、0.874和0.827。拓扑特征的结果显示了细菌之间复杂的相互作用。模块化程度>0.4，表明网络具有模块化结构。对比对照组和实验组的拓扑特征发现，对照组平均路径长度、网络直径明显低于实验组，说明在对照组中微生物间的相互作用更强，较强的微生物间相互作用说明微生物间需要更好地相互作用才能实现共生，有研究表明营养物质减少时微生物间的相互作用关系也会更加强烈。
图6中每个模块代表了多个复杂细菌相互作用的集合。在对照组中共现网络有27个主要模块。其中模块Ⅰ、模块Ⅱ、模块Ⅲ和模块Ⅳ的比例分别为7.94%、6.35%、4.76%和4.76%，其余模块比例均为3.17%。其中模块Ⅰ中主要是一些硫自养反硝化细菌，模块Ⅱ主要是兼性反硝化细菌，模块Ⅲ主要是异养反硝化细菌。在实验组中共现网络有12个模块，其中模块Ⅰ、模块Ⅱ、模块Ⅲ、模块Ⅳ和模块Ⅴ的比例分别为12.04%、4.63%、3.70%、3.70%和3.70%，其余模块占比小于3%。其中模块Ⅰ中主要是一些兼性反硝化细菌，模块Ⅱ主要是硫自养反硝化细菌，模块Ⅲ主要是异养反硝化细菌，模块Ⅳ主要是硫酸盐还原细菌。
介数中心性代表了一个OUT的控制潜力对网络中其他OTUs相互作用的重要性。具有高介数中心性的OTU代表位于网络核心的细菌，而圆圈的大小表征了介数中心性。在对照组中，Syntrophus（OTU2031）、Sulfuritalea（OTU155）和Thauera（OTU3316）的介数中心性明显较高。在实验组中，则主要为Pseudomonas（OTU993）、Longilinea（OTU1571）、Ignavi⁃bacterium（OTU418）和Rhodanobacter（OTU1883）。其中在对照组，介数中心性最高的点出现了硫歧化菌。而在实验组，介数中心性最高的点则主要是兼性菌属。
综上，通过微生物间的互作网络关系可知，异养-硫自养协同条件下硫歧化菌与其他菌的互作关系减弱，而硫自养反硝化菌与兼养反硝化菌之间的互作关系增强，说明在异养-硫自养协同条件下可有效避免硫歧化反应的发生，从而减少了出水SO42-的浓度。
3、结论
通过改善水力负荷条件及有机质投加量，最终确定HRT=3h，NO3--N负荷为2.70mg/（L·h），添加外源碳源为7mg/L时，出水NO3--N浓度低于最低检测限，且没有NO2--N积累。异养反硝化菌、兼养反硝化菌相对丰度的增加是添加碳源后反硝化效率提升的主要原因，同时在添加碳源后硫自养反硝化细菌Sulfuritalea、Thiobacillus和Methyloversatilis及硫歧化细菌Treponema丰度相对减少是出水SO42-减少的主要原因。异养-硫自养协同条件下硫歧化菌与其他菌的互作关系减弱，而硫自养反硝化菌与兼养反硝化菌之间的互作关系增强，进一步解释了异养硫自养条件下出水SO42-减少的主要原因。本研究为异养-硫自养反硝化协同工艺深度脱氮提供了新的运行策略及理论依据。（来源：中国市政工程华北设计研究总院有限公司，天津市生态环境科学研究院，天津城建大学环境与市政工程学院，中节能（北京）节能环保工程有限公司）
