Page 185 - 《精细化工》2020年第2期

第 38 卷第 2 期 精 细 化 工 Vol.38, No.2
202 1 年 2 月 FINE CHEMICALS Feb. 2021

水处理技术与环境保护
电-生物耦合技术降解中药提取废水及

微生物群落分析

张泽玺 1,2 ，王宝山 1,2* ，许亚兵 1,2 ，汪光宗 1,2 ，王 洋 1,2 ，高慧娟 1,2

（1. 兰州交通大学 环境与市政工程学院，甘肃 兰州 730070；2. 甘肃省黄河水环境重点实验室，甘肃
兰州 730070）

摘要：通过现场实验采用电-生物耦合技术处理中药提取废水，探究水力停留时间（HRT）和电压对化学需氧量
（COD）去除率的影响，通过高通量测序技术分析最佳工况下阴阳极板附近微生物群落结构差异。结果表明，
溶解氧（DO）为 3.0 ~4.5 mg/L，在 HRT 分别为 12、24 和 36 h 的动态条件下，电压为 10 V，中药提取废水的
COD 去除率分别为 70.78%±2.41%、82.83%±1.76%和 92.62%±1.28%；在 0、10 和 27 V 的静态条件下，处理 24 h
的废水 COD 去除率分别为 56.85%、98.97%和 33.33%。阴阳极板附近微生物涵盖了 29 门、54 纲、119 目、219
科和 413 属，优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、厚壁菌门（Firmicutes）、绿弯
菌门（Chloroflexi）和 Epsilonbacteraeota 5 个菌门，在阴阳极板附近菌落相对丰度分别为 94.82%和 99.53%。属
水平上，阴阳极板附近菌属种类和相对丰度差异较大；理研菌属（Rikenellaceae）、Lentimicrobiaceae、球衣菌属
（Sphaerotilus）、地杆菌属（Geobacter）和 Methyloversatilis 等菌属在阴极板附近相对丰度较高；在阳极板相对
丰度均小于 1%；动胶菌属（Zoogloea）、不动杆菌属（Acinetobacter）、小纺锤状菌属（Fusibacter）等菌属在阳
极板附近相对丰度较阴极板附近高。研究表明，与仅在微生物或电化学作用下相比，电-生物耦合技术可有效降
解中药提取废水，Zoogloea 是阴阳极板菌群中的主要差异微生物。
关键词：微生物；电化学；中药提取废水；高通量测序；微生物多样性；水处理技术
中图分类号：X787 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2021) 02-0387-08

Degradation of wastewater from traditional Chinese medicine extraction by

electro-biological technology and analysis of microbial community

1,2
1,2
1,2
ZHANG Zexi , WANG Baoshan 1,2* , XU Yabing , WANG Guangzong ,
1,2
1,2
WANG Yang , GAO Huijuan
（1. School of Environmental and Municipal Engineering, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, Gansu, China;
2. Key Laboratory of Yellow River Water Environment in Gansu Province, Lanzhou 730070, Gansu, China）
Abstract: The wastewater from traditional Chinese medicine extraction was treated at the scene by
electro-biological technology. The effects of hydraulic retention time (HRT) and voltage on the removal rate
of chemical oxygen demand (COD) were investigated. The microbial diversity and structure of the biofilm
near the anode and cathode plates were analyzed by high-throughput 16S rRNA sequencing. The results
indicated that under the conditions of dissolved oxygen (DO) of 3.0~4.5 mg/L and dynamic conditions of
HRT of 12, 24 and 36 h, the removal rates of COD in traditional Chinese medicine extraction wastewater
were 70.78%±2.41%, 82.83%±1.76% and 92.62%±1.28% at 10 V, respectively. Under the static conditions
that the voltage was 0, 10 and 27 V, the COD removal rates were 56.85%, 98.97% and 33.33% after 24 h
processing, respectively. Bacterial species detected in these samples covered 29 phyla, 54 classes, 119
orders, 219 families, 413 genera. Taxonomic assignment analysis indicated that Proteobacteria, Bacteroidetes,

收稿日期：2020-07-06; 定用日期：2020-09-16; DOI: 10.13550/j.jxhg.20200600
基金项目：国家自然科学基金资助项目（51368029）；甘肃省 2020 年度重点人才项目（2020RCXM082）
作者简介：张泽玺（1995—），男，硕士生，E-mail：710254726@qq.com。联系人：王宝山（1979—），男，副教授，硕士生导师，
E-mail：wbs@mail.lzjtu.cn。