Page 173 - 《精细化工》2023年第1期
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第 1 期             谢岳林，等:  微生物燃料电池-好氧颗粒污泥系统中 C/N 对阴极微生物的影响                                ·165·


                                   +
            抑制  [16] 。因此，在高 NH 4 质量浓度条件下将会淘汰                   线菌门在 E1 组（C/N=15.6）中相对丰度最高，放线
                                         +
            不适应环境的菌群，而在低 NH 4 质量浓度条件下对                         菌由于其固体结构和相对较高的适应性，对好氧颗粒
            阴极微生物种群生长的限制将会减弱。                                  污泥的形成和维持有积极作用             [20] ，而在 G1 中过低的
            2.2   门水平下的微生物群落结构                                 C/N 会导致好氧颗粒污泥解体，从而使得系统性能发
                 对不同 C/N 进水阴极微生物群落在门水平下的                       生恶化。这些变化说明，还可以通过改变进水 C/N 来
            组成进行了分析，分布结果如图 3 所示。                               筛选微生物种类以达到保留目标菌群的目的。
                                                               2.3   纲水平下的微生物群落结构
                                                                   不同C/N 进水阴极纲水平微生物组成如图4 所示。


















                  图 3   不同 C/N 进水阴极门水平微生物组成
            Fig. 3    Microbial composition at different C/N influent
                   cathode phylum levels

                 由图 3 可知，随着 C/N 的增加，不同菌群的相

            对丰度变化较为明显，其中变形菌门（Proteobacteria）                        图 4   不同 C/N 进水阴极纲水平微生物组成
            的相对丰度分别为 41.7%（C/N=5）、45.0%（C/N=10）、               Fig. 4    Microbial composition at different C/N influent
                                                                      class levels
            43.3%（C/N=15.6）、41.1%（C/N=20）；异常球菌门
            （Deinococcota）的相对丰度分别为 27.2%、22.6%、                    由图 4 可以看出，随着进水 C/N 的增加，不同
            22.1%、15.9%；拟杆菌门（Bacteroidota）的相对丰                 组中的微生物纲水平分布为：γ-变形菌纲（Gamma-
            度分别为 8.4%、8.4%、9.5%、15.5%；放线菌门                     proteobacteria）相对丰度依次为 20.9%、22.0%、
            （Actinobacteriota）的相对丰度分别为 8.8%、9.7%、              23.9%、22.3%；异常球菌纲（Deinococci）相对丰度
            11.5%、10.0%；绿弯菌门（Chloroflexi）的相对丰                  依次为 27.2%、22.6%、22.1%、15.1%（C/N=20）；α-
            度分别为 7.5%、7.3%、7.2%、8.8%；厚壁菌门                      变形菌纲（Alpha-proteobacteria）相对丰度分别为
            （Firmicutes）的相对丰度分别为 3.2%、3.7%、2.7%、               20.8%、23.0%、19.4%、18.8%；拟杆菌纲（Bacteroidia）
            4.6%。在所有的样本中变形菌门最为丰富，据报道，                          相对丰度分别为 7.8%、7.9%、8.4%、14.7%；放线
            在不同的水生态条件下，变形菌门是促进反硝化作                             菌纲（Actinobacteria）依次为 6.1%、7.0%、8.5%、
            用的主要菌群       [17] ，在 F1 组（C/N=10）和 E1 组            6.5%；绿弯菌纲（Chloroflexia）依次为 4.6%、4.5%、
            （C/N=15.6）进水条件下变形菌门的相对丰度较高，                        4.5%、5.6%。其中，γ-变形菌纲在所有样本中均有
            促进了硝态氮的转换，提升了脱氮性能，而在 G1                            大量富集，E1 组（C/N=15.6）中含量最高，研究发
            组（C/N=5）和 H1 组（C/N=20）的进水条件下，                      现，γ-变形菌纲具有较强的反硝化能力                 [21] ，并且 γ-
            变形菌门的相对丰度较低，说明随着进水氨氮浓度                             变形菌纲可以利用细胞色素 C 进行电子传递，增强
            的增加变形菌门的相对丰度呈先升后降趋势。异常                             了系统的胞外电子传递过程，因此，该条件下有利
            球菌门在 G1 和 H1 中的相对丰度差异明显，说明进                        于提升系统的脱氮及产电性能。异常球菌纲在各组
            水 C/N 对其有着显著的影响。WANG 等             [18] 发现，异常      中的富集程度均较高，事实上，在环境样本中发现
            球菌门在处理含有固废和有机物的水中作为优势菌                             的异常球菌纲通常只占微生物群落的一小部分                     [22] 。
            门，在 C/N=11.58 时观察到总氮含量的上升，通过细                      这类细菌主要以其抗辐射能力强和拥有用于生物技
            菌与环境因素的相关性分析也发现，C/N 与异常球菌                          术物种的高效 DNA 修复系统而闻名，但尚未被证明
            门密切相关。拟杆菌门、绿弯菌门和厚壁菌门在 H1                           具有电活性     [23] 。G1 组（C/N=5）中异常球菌纲相对
            组中富集，拟杆菌门能够降解有机物，而绿弯菌门                             丰度最高，具有代表性，这将显著增强硝化作用。
            在污水处理厂中广泛分布，其中一些菌属在降解有                             FENG 等  [24] 在处理垃圾渗滤液的阴极中发现异常球
            机物和营养物质去除方面能够发挥重要作用                     [19] 。放    菌纲的富集，促进了阴极 COD 的降解和硝化作用。
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