不同生物过滤系统铵态氮转化速率及生物膜特性分析-周洪玉

第38卷第6期2017年6月环境科学ENVIＲONMENTALSCIENCEVol．38，No．6Jun．，2017不同生物过滤系统铵态氮转化速率及生物膜特性分析周洪玉1，2，韩梅琳1，仇天雷1*，高敏1，孙兴滨2，王旭明1，3(1．北京市农林科学院生物技术研究中心，北京100097;2．东北林业大学林学院，哈尔滨150040;3．农业部都市农业(北方)重点实验室，北京100097)摘要:实验模拟循环水养殖系统，运行了移动床生物膜反应器(movingbedbiofilmreactor，MBBＲ)和挂帘式生物滴滤池两类生物过滤系统的6种不同填料反应器，对比分析了各反应器的填料挂膜效果、铵态氮转化速率和生物膜微生物群落结构等特征．结果表明，与MBBＲ相比，挂帘式生物滴滤池挂膜速度快且生物量较多，其中碳纤维挂帘式生物滴滤池的脱膜后生物膜重最大，为45.97g·m－2，8hNH+4-N去除率(86.76%)高于其他反应器(61.96%～78.76%)，并且NO－2-N累积少，16h时NO－2-N浓度在0.5mg·L－1以下．通过Illumina高通量测序技术对生物过滤系统中生物膜微生物群落结构进行解析，结果表明，不同类型反应器的生物膜内的细菌、真核微生物群落构成有明显区别，无论是细菌还是真核微生物，挂帘式生物滴滤池的物种丰度和多样性均高于MBBＲ，但MBBＲ的细菌群落物种集中度更高．硝化螺菌属(Nitrospira)及放线菌中的Nakamurella属在两类反应器的生物膜中均占优势，腐螺旋菌科(Saprospiraceae)在挂帘式生物滴滤池更多，而丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)更倾向于在MBBＲ中富集．在真核微生物属水平相对丰度上，挂帘式生物滴滤池中小杆目中的Ｒhabditidanorank占明显优势，而MBBＲ中绿藻纲中的Chlorophyceaenorank占明显优势．以上研究结果为挂帘式生物滴滤池在循环水养殖水质净化中的应用奠定了实验基础．关键词:循环水养殖;移动床生物膜反应器;挂帘式生物滴滤池;铵态氮转化速率;高通量测序中图分类号:X703.1文献标识码:A文章编号:0250-3301(2017)06-2444-09DOI:10．13227/j．hjkx．201610142收稿日期:2016-10-21;修订日期:2017-01-16基金项目:北京市农林科学院青年科学基金项目(QNJJ201417);北京市农林科学院科技创新能力建设专项(KJCX20140420)作者简介:周洪玉(1991～)，女，硕士研究生，主要研究方向为水污染控制技术与原理，E-mail:453012151@qq．com*通信作者，E-mail:qqray@hotmail．comAmmoniaＲemovalＲateandMicrobialCommunityStructuresinDifferentBiofiltersforTreatingAquacultureWastewaterZHOUHong-yu1，2，HANMei-lin1，QIUTian-lei1*，GAOMin1，SUNXing-bin2，WANGXu-ming1，3(1．BeijingAgro-BiotechnologyＲesearchCenter，BeijingAcademyofAgricultureandForestrySciences，Beijing100097，China;2．CollegeofForestryScience，NortheastForestryUniversity，Harbin150040，China;3．KeyLaboratoryofUrbanAgriculture(North)，MinistryofAgriculture，Beijing100097，China)Abstract:ThreeMBBＲsandthreecurtaintypetricklingfilters(CTFs)withdifferentcarrierswereoperatedinlab-scalesimulatedＲASs．Thecharacteristicsofbiofilms，ammoniaremovalratesandmicrobialcommunitiesinsixreactorswerecomparedwitheachother．ComparedwiththebiofilmsofMBBＲs，thebiofilmsofCTFswereheavierandgrewfaster．TheweightofbiofilmsonCTFswithcarbonfibercarrierswasthemaximum(45.97g·m－2)，andtheammonianitrogenremova