AO工藝處理淀粉污水效能及微生物群落解析

　　隨著(zhù)我國工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，工業(yè)廢水排放量也日益激增，其對水環(huán)境的影響程度已不容忽視。特別是高濃度氨氮廢水的超標排放，極易造成自然水體富營(yíng)養化，出現水華和赤潮現象。生化處理是現今應用最廣、最經(jīng)濟的污水處理方式，常見(jiàn)工藝包括以活性污泥法為基礎的AO，A2/O和MBR等�；钚晕勰鄡炔课⑸�物在代謝分解污染物時(shí)，一方面將污染物中的碳氮物質(zhì)用于自身生長(cháng)，另一方面，與其他生物共同組成較為穩定的微生態(tài)系統。因此，活性污泥中微生物多樣性的研究對優(yōu)化處理工藝具有重要意義。

　　然而，由于傳統分子生物學(xué)技術(shù)的限制，分離培養法只能鑒別不足1%的微生物，難以揭示活性污泥中微生物的群落結構和生長(cháng)機制。近年來(lái)，隨著(zhù)分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，具有通量高、成本低、靈敏度高、流程自動(dòng)化等優(yōu)勢的高通量測序技術(shù)已廣泛應用于污泥微生物的研究，并且在揭示水處理工藝功能菌群方面發(fā)揮了重要作用。AO工藝作為重要的活性污泥法工藝之一，具有耗能低、脫氮效果良好、抗沖擊負荷能力強等優(yōu)點(diǎn)，其微生物群落結構動(dòng)態(tài)主要受溫度和進(jìn)水水質(zhì)等影響。孫豆豆通過(guò)對比5 ℃及10 ℃下AO工藝中的活性污泥，發(fā)現各微生物樣品門(mén)、綱水平上差異較小，主要綱均為鞘脂桿菌綱和Betaproteobacteria綱，而嗜熱絲菌門(mén)和脫鐵桿菌門(mén)等只在5 ℃的樣品中發(fā)現。蒙小俊等研究發(fā)現，AO工藝處理焦化廢水時(shí)，其處理效果穩定期好氧段中優(yōu)勢菌門(mén)主要為Proteobacteria、Planctomycetes、Acidobacteria、Candidatus、Saccharibacteria和Bacteroidetes等，并且Proteobacteria門(mén)占主導地位，其相對豐度比例為36.00%~76.98%。鄒曉鳳等發(fā)現在A(yíng)O工藝處理煤化工廢水時(shí)，好氧段中微生物的主要菌屬為未分類(lèi)菌屬、Nitrospira、Nitrosospira、Azospira、Coxiella和Vampirovibrio等。

　　此外，在淀粉廢水中，氨氮含量較高，碳氮比難以滿(mǎn)足微生物正常代謝分解。利用AO工藝解讀淀粉廠(chǎng)廢水處理效能及微生物群落結構的研究，以及結合實(shí)際污水廠(chǎng)及實(shí)驗室小試裝置解讀其運行過(guò)程中微生物差異性的研究均鮮有報道�；�于此，本研究以河北某淀粉工業(yè)污水處理廠(chǎng)及實(shí)驗室AO反應器為研究對象，通過(guò)調試AO工藝的運行參數優(yōu)化水質(zhì)處理效果;同時(shí)利用Miseq測序技術(shù)，解析污水廠(chǎng)及實(shí)驗室AO反應器各階段微生物群落動(dòng)態(tài)變化;結合ANOVA分析方法，解讀污水廠(chǎng)及實(shí)驗室AO反應器微生物群落結構差異，為淀粉工業(yè)廢水處理工藝的穩定運行提供技術(shù)支撐與理論依據。

　　1 材料與方法

　　1.1 污水站及反應器運行

　　污泥樣品取自河北省某淀粉工業(yè)污水處理廠(chǎng)，該廠(chǎng)設計水量15 000 m3·d−1，進(jìn)水主要有3個(gè)來(lái)源：淀粉廠(chǎng)區廢水、維生素B12廠(chǎng)區廢水和企業(yè)內部生活污水。其中淀粉園區廢水量9 948 m3·d−1，維生素B12廢水量5 956 m3·d−1。該站主體工藝為多組改良型AO工藝，進(jìn)水COD和NH4+-N平均濃度分別為500 mg·L−1和450 mg·L−1。污水站主要設計運行參數：污泥濃度3 000 mg·L−1，混合液回流比50%，污泥回流比50%。共監測水質(zhì)142 d，其中第1～60天為前期調試階段，第61～142天為后期穩定運行階段。分別于污水廠(chǎng)調試開(kāi)始時(shí)及氨氮去除率穩定在98%時(shí)，即第3天取污泥樣品，編號為X1(缺氧段)和X2(好氧段)，第132天取污泥樣品編號為Z1(缺氧段)和Z2(好氧段)。取樣置于冰桶中運回實(shí)驗室，離心(5 min，11 000 r·min−1)后稱(chēng)取5 g冷凍于−80 ℃冰箱中，以備DNA提取。

　　AO反應器如圖1所示，其采用有機玻璃制作，主體由進(jìn)水桶(50 L)，缺氧池(A池，1.8 L)，好氧池(O池，5.4 L)以及沉淀池和蠕動(dòng)泵組成。接種污泥取自淀粉工業(yè)污水處理廠(chǎng)生化池，接種污泥濃度(MLSS)為3 000 mg·L−1左右。污水廠(chǎng)污泥取回后，悶曝24 h后排出上清液，去除原有污水中的有機成分，在A(yíng)O工藝溶液體積不變的情況下緩慢進(jìn)人工配水。為保證實(shí)驗室AO裝置與污水廠(chǎng)可比性，進(jìn)水COD和氨氮平均濃度分別為500 mg·L−1和450 mg·L−1，人工配水組成：葡萄糖680 mg·L−1，氯化銨440 mg·L−1，磷酸二氫鉀100 mg·L−1，七水合硫酸鎂100 mg·L−1，七水合硫酸鋅0.06 mg·L−1，氯化鈣47 mg·L−1，硫酸亞鐵40 mg·L−1，硫酸鎂40 mg·L−1，并且需添加微量 CoCl2·6H2O和(NH4)6Mo7O24·4H2O，以保證微生物生長(cháng)所必需的微量元素[11]。

　　AO工藝進(jìn)水及污泥回流均采用蠕動(dòng)泵控制流量，進(jìn)水流量初期控制為0.1 L·h−1，因裝置反應體積較小，蠕動(dòng)泵污泥及硝化液回流量較低，故適當提高回流比，使污泥和硝化液回流比分別為200%和100%，初期缺氧段和好氧段溶解氧濃度分別為0.1 mg·L−1和6.5 mg·L−1。水質(zhì)監測共45 d。在實(shí)際監測過(guò)程中，根據COD濃度變化投加碳源，在污泥馴化過(guò)程中及AO反應器脫氮效率穩定在85%時(shí)，水質(zhì)不再發(fā)生明顯變化，分別在第5天、第20天、第41天取污泥樣品150 mL，根據時(shí)間先后順序編號W1、W2、W3，離心(5 min，11 000 r·min−1)后稱(chēng)取5 g冷凍于−80 ℃冰箱中，以備DNA提取。

　　圖1 實(shí)驗室AO反應器流程圖

　　1.2 DNA提取及PCR擴增

　　DNA提取采用PowerSoil® DNA Isolation Kit試劑盒，按照試劑盒流程提取DNA。以所提取各樣品DNA為模版，對其16S rDNA V4區擴增。反應體系為30 μL，上游引物為EUb341f：5′-cctacgggaggcagcag-3′，下游引物為Eub907r：5′-ccgtcaattcctttgagttt-3′。PCR擴增管中添加DNA模板0.5 μL，正反向引物各0.6 μL，滅菌水22.4 μL，dNTP 2.4 μL，3 μL緩沖液，ExTaq酶0.5 μL。PCR反應程序：先94 ℃預變性10 min，然后進(jìn)行30個(gè)循環(huán)(94 ℃變性1 min，55 ℃退火1 min，72 ℃延伸1 min)，最后72 ℃延伸10 min。

　　擴增結束后，運用1%瓊脂糖凝膠電泳對PCR產(chǎn)物進(jìn)行檢測，使用Axyprep DNA凝膠回收試劑盒(AXYGEN)切膠回收DNA。PCR擴增后的條帶亮度明顯，位置清晰，可直接用于后續測序分析。委托北京理化分析測試中心進(jìn)行Illumina MiSeq高通量測序。

　　1.3 高通量測序數據分析

　　本研究采用Illumina MiSeq PE2 × 125測序方法進(jìn)行測序。測序數據下機后，根據Barcode拆分不同樣本數據，并去除Barcode序列及引物序列，利用FastQC對序列進(jìn)行質(zhì)量控制。使用FLASH(v1.2.7，ccb.jhu.edu/software/FLASH/)根據overlap拼接Miseq雙端測序數據，拼接成功率控制在90%以上。利用QIIME(1.8，qiime.org/)過(guò)濾低質(zhì)量序列，利用UCLUST (v1.2.22， http://www.drive5.com/uclust/downloads1_2_22q.html)對獲得的高質(zhì)量序列進(jìn)行操作分類(lèi)單元(OTU)劃分，97%作為相似性閾值，并將獲得的OTU與SILVA(Realease123，www.arb-silva.de)非冗余度0.9的16S序列數據庫比對，獲得各OTU代表序列的分類(lèi)信息�；�于OTU的聚類(lèi)結果，使用QIIME(1.8，qiime.org/)軟件計算各個(gè)樣本α多樣性，以反映本次測序深度、物種均勻性等，并根據注釋結果，計算樣本間距離矩陣，進(jìn)行PCA可視化。利用ANOVA(analysis of variance)方法計算污水廠(chǎng)與反應器中門(mén)和綱水平上物種注釋的豐度差異情況。利用冗余分析(RDA)解析微生物與環(huán)境因子的相關(guān)性。實(shí)驗設計原始數據上傳NCBI網(wǎng)站，數據項目編號(BioSample accession)為SAMN08107549。

　　1.4 常規水質(zhì)指標測定

　　廢水中常規指標檢測方法為：COD采用微波消解法;氨氮采用納氏試劑分光光度法(HJ 535-2009);硝態(tài)氮采用麝香草酚分光光度法(GB/T 5750.5-2006);亞硝態(tài)氮利用N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法(GB/T 7493-1987);污泥濃度(MLSS)利用恒重法;pH采用PHB-2型pH計;DO采用LDO™ 便攜式溶氧儀。

　　1.5 統計分析

　　所得微生物群落結構數據利用SPSS 19.0軟件進(jìn)行差異顯著(zhù)性分析，P<0.05 表示差異顯著(zhù)，P<0.01表示差異極顯著(zhù)。

　　2 結果與討論

　　2.1 水質(zhì)處理效果分析

　　對污水廠(chǎng)和實(shí)驗室反應器AO工藝處理系統進(jìn)行水質(zhì)指標監測，分別共計142 d和45 d，其對氨氮和COD處理效果分別如圖2和圖3所示。

　　圖2 污水廠(chǎng)氨氮和COD去除效果

　　圖3 實(shí)驗室反應器氨氮和COD處理效果

　　由圖2可知，污水廠(chǎng)進(jìn)水COD濃度為384~732 mg·L−1，最終出水COD濃度為24~145 mg·L−1，COD去除率為73.54%~96.52%，COD平均去除率為87.25%。污水廠(chǎng)進(jìn)水氨氮濃度為256.0~491.0 mg·L−1，最終出水氨氮濃度為1.1~163.0 mg·L−1，氨氮去除率為64.15%~99.66%，氨氮平均去除率為89.57%。研究表明，淀粉工業(yè)廢水含有大量含碳有機物、含氮有機物以及多種微量元素，易被微生物利用分解。本研究中，污水廠(chǎng)污泥濃度前期較低，在運行第3天取樣，污泥濃度為2 215 mg·L−1。為了提高污泥硝化能力，污水廠(chǎng)提高生化池水溫，由29 ℃提高到34 ℃，同時(shí)延長(cháng)污泥停留時(shí)間，到第132天所采樣品Z1、Z2污泥濃度已達到3 683 mg·L−1，COD和氨氮濃度去除效果逐漸提高。鄧仁建等研究發(fā)現，提高污泥濃度有助于提高COD和總氮去除率，在污泥濃度為4 300 mg·L−1時(shí)，SBR總磷去除率最高為75.6%。KAWASAKI等研究發(fā)現，污泥濃度較低時(shí)，有機物不能被完全降解;當污泥濃度維持在3 000~5 000 mg·L−1時(shí)，處理效果穩定。

　　由圖3可知，實(shí)驗室AO反應器進(jìn)水COD濃度為315~478 mg·L−1，最終出水COD濃度為40~80 mg·L−1，COD去除率為78.57%~90.83%，COD平均去除率為84.22%。進(jìn)水氨氮濃度為364~521 mg·L−1，最終出水氨氮濃度為49.9~434.7 mg·L−1，氨氮去除率為4.21%~88.50%，氨氮平均去除率為39.57%。反應器脫氮效率達到88.50%，認為反應器啟動(dòng)成功。COD去除效果變化不明顯，前期污泥馴化階段直到最后，COD去除率均在90%以上，甚至出現0 mg·L−1，證明該實(shí)驗反應器進(jìn)水可能存在碳源不足的情況，需外加碳源提高脫氮性能。前期(第1～10天)和中期(第11～35天)污泥馴化階段處理效果較差，后期(第36～45天)處理效果逐漸好轉，結果表明該淀粉工業(yè)污水處理廠(chǎng)的活性污泥對相同氨氮、COD濃度的淀粉工業(yè)廢水及葡萄糖模擬廢水均能達到較好的處理效果。鐘振興等通過(guò)接種實(shí)際污水廠(chǎng)好氧池污泥，以實(shí)驗室反應器處理模擬廢水時(shí)發(fā)現，COD和氨氮的去除率分別高達90.9%和90.4%，并基本保持穩定，這與本研究結果相一致。

　　2.2 微生物群落多樣性分析

　　為了進(jìn)一步揭示AO工藝中污染物的去除途徑，采用Illumina高通量測序對活性污泥樣品中微生物菌群進(jìn)行多樣性分析。如表1所示，7個(gè)樣品獲得的有效OTU數在1 087 ~1 628個(gè)之間，好氧池OTU數目在污水廠(chǎng)及反應器中均呈現下降趨勢，其原因可能是專(zhuān)屬菌群相對含量逐漸提高。Chao1指數側重于群落豐度，PD whole tree指數與Shannon指數側重于群落的多樣性，數值越大，群落多樣性越高，菌群覆蓋度指數(Goods coverage指數)用來(lái)表示本次測序相對于整體樣本的覆蓋程度，數值越高，覆蓋程度越高。

　　表1 活性污泥中菌群多樣性指數

　　由表1可知，在97%的相似水平上，Goods coverage指數均在94%以上，說(shuō)明本次測序結果可充分反應微生物真實(shí)情況。Chao1指數在實(shí)驗室AO反應器的好氧段中整體高于污水廠(chǎng)，說(shuō)明其物種豐富度較高，并且在各個(gè)樣品中，隨著(zhù)水質(zhì)好轉，Chao1指數呈現降低趨勢。而Shannon和Simpson指數在污水廠(chǎng)的好氧段中明顯低于A(yíng)O反應器，表明生物多樣性在A(yíng)O反應器中較高，且在污水廠(chǎng)中缺氧段豐富度和多樣性高于好氧段。上述結果原因可能是各個(gè)生物系統體系運行條件有差異，盡管2系統均能對氨氮、COD達到很好的去除效率，但物種多樣性及豐富度均存在差異，表明水質(zhì)成分存在差異時(shí)，作用菌群差異較大。ZHANG等研究結果與本實(shí)驗結果類(lèi)似，利用CA解析15個(gè)不同進(jìn)水及工藝的污水處理廠(chǎng)微生物群落結構，相對距離為0.6 時(shí)，根據進(jìn)水水質(zhì)差異分為5組，進(jìn)水水質(zhì)差異是影響微生物多樣性和豐富度的關(guān)鍵因素。具體聯(lián)系污水寶或參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　2.3 微生物群落多樣性的主成分分析

　　根據主成分分析得到各樣本OTU數據的因子載荷，其是污泥樣品中微生物群落結構和功能的具體反映。圖4為污水廠(chǎng)及AO反應器7個(gè)樣品的微生物群落主成分分析圖，反映了不同進(jìn)水成分污泥樣品的因子載荷變化，樣本間空間距離較近，表明物種組成相對類(lèi)似。如圖4所示，橫坐標PC1貢獻度為66.3%，PC2貢獻度為29.1%，PC3貢獻度為2.5%，污水廠(chǎng)樣品分布在一側，離散程度較高，實(shí)驗室AO反應器中W1、W2和W3微生物群落結構相似度較高。X1、X2距離相對于Z1和Z2較遠,W2、W3距離相對于W1距離較近。綜上分析，污水廠(chǎng)缺氧段好氧段中存在專(zhuān)屬菌群，其差異大，水處理效果良好，郭小馬等的研究結果與本研究結果類(lèi)似，在COD和氨氮去除率分別達到81%和91%時(shí)，缺氧段與好氧段微生物種類(lèi)無(wú)明顯差異但相對數量差異明顯。而實(shí)驗室AO反應器反應體系較小，微生物群落結構差異相對較小。

　　圖4 微生物群落多樣性的主成分分析

　　2.4 微生物菌群結構分析

　　在門(mén)、綱和屬水平上對測序結果進(jìn)行歸類(lèi)，分析所取4個(gè)污水站污泥樣品和3個(gè)反應器樣品在不同分類(lèi)水平上的菌群組成及相對豐度差異，結果見(jiàn)圖5。

　　圖5 門(mén)水平下微生物群落相對豐度

　　由圖5可見(jiàn)，在門(mén)級別，淀粉工業(yè)污水廠(chǎng)中各樣品中(X1~Z2)共統計到51個(gè)菌門(mén)。Proteobacteria、Bacteroidetes、Chloroflexi、Firmicutes、Actinobacteria和Saccharibacteria在各樣本中為主要菌群，其在各階段總豐度平均為86.87%，且總體差異較小。對應AO反應器中，Proteobacteria、Bacteroidetes、Chloroflexi、Firmicutes總相對豐度達到73.12%~75.61%，為各樣本中絕對的優(yōu)勢菌群，這與MA等和高晨晨等考察焦化廢水及9座不同污水處理廠(chǎng)，發(fā)現在處理不同進(jìn)水及工藝存在差別時(shí)，主要優(yōu)勢菌門(mén)為Proteobacteria、Bacteroidetes、Chloroflexi和Firmicutes，多樣性不隨水質(zhì)工藝產(chǎn)生差異，但相對豐度有所不同，與本研究結論一致。各個(gè)階段微生物豐度變化較為明顯的為Proteobacteria、Bacteroidetes、Firmicutes和Chloroflexi等。污水廠(chǎng)中，好氧池各樣品Proteobacteria、Bacteroidetes和Firmicutes相對豐度分別由23.78%、18.47%和17.81%增長(cháng)為47.77%、26.36%和12.05%。而AO反應器中，Proteobacteria和Bacteroidetes分別由39.99%和6.62%增長(cháng)為46.25%和21.93%。Chloroflexi在污水廠(chǎng)及反應器中分別由17.82%和21.48%降至12.04%和2.76%�？禃詷s[26]研究發(fā)現，Proteobacteria和Bacteroidetes隨著(zhù)總氮和總磷去除率的提高，其豐度也相應增加，具有重要的硝化及反硝化除磷作用，而Firmicutes則與COD的去除有關(guān)。Chloroflexi優(yōu)勢在各生物系統中減弱，可能是因為Chloroflexi為嚴格厭氧細菌，進(jìn)入好氧段后，溶解氧的增加抑制了其生長(cháng)代謝，而Z1，Z2之間可能是因為Proteobacteria世代時(shí)間相對于Chloroflexi較短，在反應器營(yíng)養充分的條件下實(shí)現了更多的增殖。

　　對各樣品變形菌門(mén)微生物的分布特征進(jìn)行分析，結果見(jiàn)表2。

　　由表2可知，所選4個(gè)樣品中Alphaproteobacteria、Betaproteobacteria和Gammaproteobacteria是變形菌門(mén)中最優(yōu)勢菌綱，并且呈一定增長(cháng)趨勢。HU等研究發(fā)現，Alphaproteobacteria、Betaproteobacteria和Gammaproteobacteria在脫氮過(guò)程中發(fā)揮了重要作用并與反應器氨氮濃度呈正相關(guān)。而在實(shí)驗室AO反應器中，除去Betaproteobacteria呈遞增趨勢，Alphaproteobacteria和Gammaproteobacteria均呈現先增后減的波動(dòng)趨勢。根據YE等和王未青的研究，Alphaproteobacteria和Gammaproteobacteria參與硝酸鹽的還原，其從屬菌——聚糖菌又影響了生物除磷過(guò)程。在本次實(shí)驗中，實(shí)驗室AO反應器進(jìn)水盡管保證了COD、氨氮等濃度一樣，但其中氮磷組成形式、微量元素及其他有機質(zhì)的差異仍然影響了微生物群落構成。

　　在本階段所取的6個(gè)樣品中，共檢測出827種菌屬，其相對豐度如圖6所示。

　　圖6 屬水平下微生物群落相對豐度

　　由圖6可知，污水廠(chǎng)與實(shí)驗室AO反應器各樣品菌屬組成相似。優(yōu)勢菌屬為Anaerolineaceae、Saprospiraceae和Betaproteobacteria等，三者總豐度占到了30%，而Saprospiraceae在污水廠(chǎng)中由8.89%降至1.04%，在A(yíng)O反應器中由1.68%增為11.75%。有研究表明，Saprospiraceae能夠分泌胞外聚合物，代謝葡萄糖、半乳糖、醋酸鹽等，因AO反應器反應體系較小，微生物群落均能獲得足量葡萄糖、半乳糖等有機質(zhì)，而污水廠(chǎng)X1、X2與Z1、Z2取樣點(diǎn)距離較遠，后期葡糖糖供給不足，致使Saprospiraceae大量較少。

　　以上2種污泥系統中AOB(Nitrosomonas，Nitrosospira)和NOB(Nitrospira，Nitrospina)種類(lèi)完全一致，但相對豐度差異較大。AOB在污水廠(chǎng)和AO反應器中相對豐度分別為0.12%和0.07%，NOB分別為0.08%和0.21%。這可能是因為污水廠(chǎng)反應體系更為完整且缺氧池、好氧池等相對獨立，專(zhuān)屬菌群長(cháng)勢良好。MA等研究發(fā)現，活性污泥中AOB和NOB相對豐度處于0.01%~1%的條件下，污水廠(chǎng)仍能保持高效脫氮。有研究表明，活性污泥中與反硝化作用有關(guān)的主要菌屬包括：Azoarcus、Thauera、Comamonas、Rhodobacter、Rhodocyclus和Dechloromonas等。在本研究中，也發(fā)現了Azoarcus、Thauera和Comamonas等可能參與反硝化作用的細菌類(lèi)群，其相對豐度如表3所示。由表3可知，Comamonas為其中豐度最高菌群，且各菌屬隨水質(zhì)變化成一定的演替規律。

　　表3 各樣品反

硝化相關(guān)菌群相對豐度

　　2.5 2種工藝微生物構成差異

　　ANOVA(analysis of variance)比較污水廠(chǎng)與實(shí)驗室AO反應器在不同分類(lèi)水平上物種豐度差異[34]，結果見(jiàn)表4。

　　如圖7所示，在門(mén)水平上，厚壁菌門(mén)(Firmicutes)豐度在污水廠(chǎng)和反應器之間存在顯著(zhù)差異，其豐度在污水廠(chǎng)中顯著(zhù)高于反應器(P=0.002<0.01)，而變形菌門(mén)、擬桿菌門(mén)和綠彎菌門(mén)等無(wú)顯著(zhù)差異(P>0.05)。在綱水平上，變形菌門(mén)中的Betaproteobacteria相對豐度顯著(zhù)低于反應器(P=0.045<0.05)。厚壁菌門(mén)中的Bacilli、Negativicutes相對豐度污水廠(chǎng)顯著(zhù)高于反應器(P=0.031、0.032<0.05)、Ignavibacteria則顯著(zhù)高于反應器(P=0.004<0.01)。結合污水廠(chǎng)及實(shí)驗室AO小試裝置水質(zhì)處理效果可知，菌群豐度的差異是進(jìn)水水質(zhì)成分差異造成，并且受水質(zhì)處理效果影響。

　　表4 污水廠(chǎng)與反應器門(mén)、綱水平上物種相對豐度的差異

　　本研究選取污泥濃度(MLSS)、COD、氨氮(ammonia)和溫度(T)作為環(huán)境因子，結合各樣本微生物群落結構，利用冗余分析(RDA)研究微生物與環(huán)境因子的相關(guān)性。結果(見(jiàn)圖7)表明，主軸1和主軸2共解釋了微生物群落結構與水質(zhì)參數總變異的80.31%，污水廠(chǎng)樣品中，X1、X2分布較近，與Z1、Z2相同，而實(shí)驗室AO裝置分布較遠，水質(zhì)處理較差的W1、W2分布較近，而W3距離較遠。并且實(shí)驗室裝置前期受氨氮影響較大。X1、X2期間受COD影響較大，經(jīng)調試污泥停留時(shí)間后，Z1、Z2污泥濃度增加。微生物群落中Corynebacterium和Saprospiraceae受COD影響較大，Comamonadaceae、Salmonella以及Variovorax受氨氮影響較大。Oxalobacteraceae及Lactobacillus與污泥濃度相關(guān)。

　　圖7 污水廠(chǎng)和反應器微生物RDA分析結果

　　3 結論

　　1) 進(jìn)水COD、氨氮濃度分別為500、450 mg·L−1時(shí)，污水廠(chǎng)COD和氨氮出水濃度為83和1.3 mg·L−1,COD去除率為73.54%~96.52%，氨氮去除率為64.15%~99.66%。AO反應器出水濃度分別為78和107 mg·L−1，COD去除率為78.57%~90.83%，氨氮去除率為4.21%~88.50%。經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的調試污泥馴化后，工業(yè)污水廠(chǎng)活性污泥對人工配水保持較高的凈化效率。

　　2) 根據PCA分析，受反應體系影響，污水廠(chǎng)各樣品微生物群落結構離散程度較大，而AO反應器由于體系小，水質(zhì)相對穩定，3個(gè)污泥樣品微生物群落結構差異相對較小。

　　3) 高通量測序結果表明，變形菌(Proteobacteria)、擬桿菌(Bacteroidetes)、綠彎菌(Chloroflexi)、厚壁菌(Firmicutes)、放線(xiàn)菌(Actinobacteria)和Saccharibacteria為污水廠(chǎng)和反應器中主要菌群，相對豐度為81.53%~92.36%。受水質(zhì)成分影響，在污水廠(chǎng)系統和反應器中差異較為明顯的為Firmicutes和Betaproteobacteria和Saprospiraceae等。(來(lái)源：環(huán)境工程學(xué)報 作者：鄭向陽(yáng))