蜜餞生產(chǎn)在腌漬漂洗過(guò)程中產(chǎn)生大量廢水,具有高鹽度(3%~5%)、高COD(6000~20000mg/L)、高C/N值、水質(zhì)呈酸性(pH=2.5~4.0)的特點(diǎn)。若未經(jīng)有效處理而排放,不僅污染水體、危害水生生物,甚至可能破壞當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)。與物化處理方法相比,生物處理方法具有成本低、處理水量大、處理效果好、易于實(shí)施等優(yōu)點(diǎn),因此在實(shí)際工程中生物法是蜜餞廢水處理的首選方法,但多數(shù)蜜餞廢水處理工藝需要將廢水pH調(diào)節(jié)至中性,藥劑成本高,而且可能會(huì)引入其他污染物。
在生物處理過(guò)程中,高鹽度會(huì)增加水的密度,從而影響活性污泥沉降性能,同時(shí)破壞微生物細(xì)胞內(nèi)外滲透壓平衡,降低酶活性,甚至引起微生物脫水和死亡。如果通過(guò)加水稀釋降低廢水鹽度,會(huì)導(dǎo)致處理水量成倍增加,池容相應(yīng)增大,處理成本顯著提高。此外,較低的pH會(huì)降低微生物豐度,抑制生化反應(yīng)。調(diào)節(jié)pH需要消耗大量藥劑,而多種蜜餞廢水(如金桔、李子、楊梅廢水)在pH升高后會(huì)產(chǎn)生凝膠狀物質(zhì)而導(dǎo)致廢水黏稠,為后續(xù)混凝處理及曝氣充氧帶來(lái)困難。蜜餞廢水的酸性pH由酸性有機(jī)物(如果酸和檸檬酸)、無(wú)機(jī)酸(如焦亞硫酸鈉)共同作用形成,酸性有機(jī)物的降解可以實(shí)現(xiàn)廢水pH的提升和COD濃度的降低。鑒于此,筆者提出投加耐鹽耐酸菌劑,以期在不加堿、不稀釋情況下實(shí)現(xiàn)高鹽酸性廢水的高效處理,目前關(guān)于此種方法在酸性高鹽廢水處理中的應(yīng)用鮮有報(bào)道。該研究采用序批式生物膜反應(yīng)器(SBBR),在鹽度分別為3.5%和5.0%,進(jìn)水初始pH分別為2.6、3.3和4.0的條件下接種Candida菌劑,掛膜完成后考察污染物去除性能和微生物群落結(jié)構(gòu)變化。
1、材料與方法
1.1 實(shí)驗(yàn)裝置
采用4個(gè)SBBR在不同鹽度和初始pH下開展實(shí)驗(yàn),具體如下:R1(pH=4.0,鹽度=5.0%)、R2(pH=2.6,鹽度=3.5%)、R3(pH=3.3,鹽度=3.5%)、R4(pH=4.0,鹽度=3.5%)。SBBR反應(yīng)器為圓柱形,直徑為10cm,高度為30cm,有效容積為2L;底部設(shè)有曝氣頭,曝氣頭上部放置邊長(zhǎng)為1.5cm的立方體聚氨酯填料,填料體積約占反應(yīng)器有效容積的30%。SBBR運(yùn)行周期為48h,包括進(jìn)水0.25h、曝氣47.5h、沉降0.25h、排水。進(jìn)水階段從反應(yīng)器頂部緩慢加入1.5L新鮮蜜餞廢水,處理過(guò)程中DO濃度保持在5mg/L以上。
1.2 廢水來(lái)源和Candida接種液
蜜餞廢水取自廣東省揭陽(yáng)市某李子加工廠的污水儲(chǔ)備池,其COD、TN、NH4+-N、NO3--N、NO2--N、TP均值分別為(12000±2000)、(211±28)、(138±21)、(71±18)、0、(20±5)mg/L,鹽度為3%~5%(以NaCl計(jì)的鹽度為30~50g/L),pH在2.6~4.0之間波動(dòng)(以3.3居多)。不同批次廢水水質(zhì)變化較大,現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)池內(nèi)的鹽度一般控制在3.5%以下。因此該研究在3.5%鹽度下考察不同pH的影響,同時(shí)研究5.0%鹽度條件下反應(yīng)器的運(yùn)行效果。將原廢水作為R1進(jìn)水,調(diào)節(jié)pH至4.0,保持5.0%的鹽度,記作進(jìn)水1;將原廢水稀釋到70%左右使鹽度降至3.5%,記作進(jìn)水2,然后調(diào)節(jié)pH分別為2.6、3.3和4.0左右,分別作為R2、R3、R4的進(jìn)水。調(diào)節(jié)pH所用試劑為H2SO4和NaOH溶液。
該研究使用的酵母菌Candida篩自某蜜餞廢水處理廠的調(diào)節(jié)池,其在酸性高鹽條件下具有較強(qiáng)的存活能力和較高的生長(zhǎng)速率。將Candida的發(fā)酵液接種至SBBR,室溫條件下運(yùn)行一周完成掛膜,肉眼可見(jiàn)聚氨酯填料表面布滿白色菌體。
1.3 DNA提取和擴(kuò)增子測(cè)序
在每個(gè)實(shí)驗(yàn)階段結(jié)束后,取40mL水樣及若干填料,振蕩搖晃使填料上的污泥脫落,離心收集污泥樣品。總DNA采用OMEGA試劑盒E.Z.N.A.®SoilDNAKit進(jìn)行提取。細(xì)菌16SrRNA基因的V3-V4區(qū)采用引物338F和806R進(jìn)行擴(kuò)增,真菌ITS1區(qū)采用引物ITS1F和ITS2R進(jìn)行擴(kuò)增。
聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)擴(kuò)增參數(shù)如下:在95℃預(yù)變性3min,在95℃變性30s,在55℃退火30s,在72℃延伸30s,重復(fù)27個(gè)循環(huán),最后在72℃穩(wěn)定延伸10min,于4℃下保存。樣品委托上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司在IlluminaPE300平臺(tái)進(jìn)行測(cè)序。
1.4 水質(zhì)分析方法
每隔2d從SBBR的進(jìn)出水取樣10mL,經(jīng)0.22µm醋酸纖維濾膜過(guò)濾。COD、NH4+-N、NO2--N、NO3--N、TP均采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定;總無(wú)機(jī)氮(TIN)為NH4+-N、NO2--N、NO3--N之和;DO采用溶氧儀測(cè)定;pH采用pH計(jì)測(cè)定;鹽度采用便攜式電導(dǎo)率儀測(cè)定。
2、結(jié)果與討論
2.1 SBBR對(duì)蜜餞廢水的處理效果
4個(gè)SBBR反應(yīng)器處理蜜餞廢水過(guò)程中pH的動(dòng)態(tài)變化見(jiàn)圖1。反應(yīng)器R1~R4的ΔpH(出水pH與進(jìn)水pH之差)分別為1.91±0.24、0.17±0.19、0.56±0.39、2.20±0.21;初始pH越高,出水pH提升越大;當(dāng)初始pH=4.0時(shí),出水pH穩(wěn)定在6.0左右,并且鹽度提升對(duì)出水pH的影響較小。這表明生物強(qiáng)化后的反應(yīng)器能夠抵抗酸性環(huán)境的影響,在3.5%~5%的鹽度下實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的pH提升,這有利于減少藥劑投加量,降低運(yùn)行成本。未加入硫酸時(shí),pH的迅速升高可能是因?yàn)樗嵝杂袡C(jī)物被降解而自然提升,然而加入硫酸使初始pH<4.0時(shí),出水pH提升不明顯,無(wú)法升至近中性,這可能是因?yàn)槲⑸锝到鉄o(wú)法消耗硫酸,強(qiáng)酸環(huán)境也影響微生物的活性,致使pH上升較慢。

4個(gè)SBBR反應(yīng)器對(duì)蜜餞廢水中COD、TIN和TP的去除效果見(jiàn)圖2。由圖2(a)可知,在3.5%的鹽度下,反應(yīng)器R2、R3、R4運(yùn)行6d后對(duì)COD的去除率分別升至50.1%、61.1%、83.2%,運(yùn)行10d后趨于穩(wěn)定,pH變化對(duì)COD去除效果的影響較大。圖2(b)顯示,TIN的去除率變化趨勢(shì)與COD基本一致。圖2(c)顯示,TP的去除率變化趨勢(shì)與COD和TIN略有不同,呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì),10d后保持相對(duì)穩(wěn)定。綜上所述,在3.5%的鹽度下,反應(yīng)器運(yùn)行10d后可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行,進(jìn)水pH越高,反應(yīng)器的處理效能越好。低pH抑制了反應(yīng)器對(duì)COD、TIN和TP的去除能力,此時(shí)菌株酶活性和生物膜結(jié)構(gòu)完整性下降,這是導(dǎo)致污染物去除率降低的重要因素。當(dāng)pH=4.0時(shí),對(duì)比R1(pH=4.0,鹽度=5.0%)和R4(pH=4.0,鹽度=3.5%)可以發(fā)現(xiàn),兩個(gè)反應(yīng)器達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)所需時(shí)間幾乎一致,但R1前期對(duì)COD、TIN、TP的去除率較低,啟動(dòng)速度更慢,各項(xiàng)指標(biāo)的去除率均低于R4。考慮到R1的有機(jī)負(fù)荷較高,實(shí)際去除的有機(jī)物量要高于R4,因此在pH=4.0的情況下,經(jīng)生物強(qiáng)化后的反應(yīng)器可以耐受5.0%的鹽度并發(fā)揮良好的處理效能。

綜上,在初始pH為2.6~4.0、鹽度為3.5%~5.0%的條件下,各反應(yīng)器的啟動(dòng)時(shí)間均在10d左右,能夠快速啟動(dòng)并提升pH,污染物去除率隨著pH的升高而升高,隨著鹽度的升高而降低。該研究結(jié)果證實(shí)了在高鹽低pH條件下采用Candida進(jìn)行生物強(qiáng)化,無(wú)需對(duì)廢水進(jìn)行稀釋也可以實(shí)現(xiàn)碳、氮、磷的高效去除,同時(shí)實(shí)現(xiàn)pH的提升。在實(shí)際處理中,廢水的設(shè)計(jì)停留時(shí)間一般大于2d,因此可以達(dá)到更高的污染物去除率;另外,先去除大量有機(jī)物后再投加片堿,可以緩解廢水發(fā)黏的情況,有利于減少曝氣量和污泥量,從而降低廢水處理成本。
2.2 pH對(duì)微生物豐富度和多樣性的影響
為獲取SBBR系統(tǒng)中的微生物群落信息,采用IlluminaMiSeq測(cè)序平臺(tái)對(duì)生物膜樣品進(jìn)行分析。R1、R2、R3、R4和RS(原廢水)樣本的微生物有效序列分別被分類為128、356、156、187和970個(gè)操作分類單位(ASVs),如表1所示。Ace和Chao指數(shù)可以指示微生物群落的豐富度,Shannon和Simpson指數(shù)可以指示微生物群落的多樣性。

除原廢水樣本RS外,其余樣本序列的覆蓋率均大于0.99,表明所獲得的序列足以覆蓋大多數(shù)微生物菌屬。RS細(xì)菌群落的Chao指數(shù)為1125.67,R1~R4分別降為140.00、383.16、148.54、185.08;RS真菌群落的Chao指數(shù)為22.20,R1~R4分別降為18.50、12.00、21.00、21.00。結(jié)果表明,pH最低時(shí)細(xì)菌豐富度最高,真菌豐富度最低,隨著pH升高,細(xì)菌豐富度先降低后升高,真菌豐富度逐漸升高。同時(shí),不同SBBR中細(xì)菌的Chao指數(shù)均高于真菌,說(shuō)明細(xì)菌的豐富度高于真菌。細(xì)菌群落的Shannon指數(shù)在R1~R4中從初始的4.57分別降至2.59、3.00、2.73、2.99。真菌群落的Shannon指數(shù)在R1~R4中從初始的1.37分別變?yōu)?/span>1.17、0.18、1.63、2.01。這說(shuō)明,原廢水中的大部分細(xì)菌和真菌不適應(yīng)高鹽強(qiáng)酸環(huán)境,在處理過(guò)程中大部分被淘汰。
基于維恩圖分析了鹽度為3.5%時(shí)不同SBBR中ASVs水平的微生物差異和相似性,結(jié)果如圖3所示。不同SBBR中共有的細(xì)菌ASVs(2個(gè))所屬為Oceanobacillus、Acidovorax,共有的真菌ASVs(3個(gè))所屬為Candida、Kazachstania。原廢水中細(xì)菌和真菌的特有ASVs數(shù)目分別為853和14。在R2、R3和R4反應(yīng)器中,獨(dú)特細(xì)菌ASVs數(shù)目分別為288、73、118;獨(dú)特真菌ASVs數(shù)目分別為2、5、9。這說(shuō)明不同SBBR中形成了獨(dú)特的微生物群落結(jié)構(gòu)。

2.3 pH對(duì)微生物群落組成的影響

微生物群落在門水平上的分布與組成見(jiàn)圖4。在門水平上,SBBR中細(xì)菌主要包括Proteobacteria、Firmicutes、Bacteroidota,真菌主要包括Ascomycota和Basidiomycota。Proteobacteria最常出現(xiàn)在高濃度工業(yè)廢水處理系統(tǒng)中,Proteobacteria的優(yōu)勢(shì)地位可以使得系統(tǒng)對(duì)氨氮保持高效且穩(wěn)定的去除效果。Bacteroidetes被認(rèn)為是海洋環(huán)境中最豐富的異養(yǎng)細(xì)菌之一,在有機(jī)物的降解中起著關(guān)鍵作用,而在該研究中Bacteroidota不能適應(yīng)pH圖5為綱水平微生物群落結(jié)構(gòu)。R2、R3、R4中的主要優(yōu)勢(shì)細(xì)菌分別為Gammaproteobacteria、Bacilli、Alphaproteobacteria。在R2、R3、R4中,Bacilli的相對(duì)豐度分別為8.79%、52.76%和0.52%,這表明Bacilli在酸性環(huán)境下富集,同時(shí)適應(yīng)的pH范圍較小,僅在pH為3.3時(shí)占優(yōu)勢(shì)。在R2、R3、R4中,作為各反應(yīng)器中最豐富的變形菌門中的兩個(gè)綱,Gammaproteobacteria和Alphaproteobacteria呈現(xiàn)不同的變化趨勢(shì),隨著pH的增加,Gammaproteobacteria的相對(duì)豐度逐漸降低,而Alphaproteobacteria的相對(duì)豐度則先降低后升高。Alphaproteobacteria是一種需氧或兼性細(xì)菌,包含能夠降解有機(jī)物的異養(yǎng)菌和化能自養(yǎng)菌,通常在廢水處理的生物膜中占據(jù)主導(dǎo)地位,其與Gammaproteobacteria在高鹽條件下共同參與有機(jī)物氧化和氮轉(zhuǎn)化過(guò)程。但該研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)pH降低,而Microbotryomycetes的相對(duì)豐度逐漸升高,群落結(jié)構(gòu)的多樣性有助于微生物形成復(fù)雜的共生關(guān)系。

進(jìn)一步使用Circos圖對(duì)屬水平上的微生物群落組成進(jìn)行描述,結(jié)果見(jiàn)圖6。不同進(jìn)水pH的3組SBBR中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)均發(fā)生了明顯變化,原廢水中大部分細(xì)菌被淘汰。R2中的優(yōu)勢(shì)屬為Acidovorax,占比達(dá)到46.90%,Acidovorax可參與廢水中復(fù)雜有機(jī)物的降解,同時(shí)具有高效的脫氮除磷能力,在中性條件下使用材料固定化后,可以提高對(duì)污染物的降解效率。R3中的優(yōu)勢(shì)屬為Oceanobacillus,占比為45.98%,該菌在高鹽條件下具有降解復(fù)雜有機(jī)物的能力。R4中的優(yōu)勢(shì)屬為Pseudooceanicola,占比達(dá)到了29.05%,Pseudooceanicola可以提高微生物對(duì)氮和磷的去除率,加速抗生素和重金屬的去除。3組反應(yīng)器中的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌各不相同,并且在其他反應(yīng)器中幾乎檢測(cè)不到,這說(shuō)明不同pH構(gòu)建了差異顯著的細(xì)菌生態(tài)結(jié)構(gòu),這種差異可能會(huì)影響對(duì)廢水的處理效果。

3組SBBR的真菌群落結(jié)構(gòu)也發(fā)生了明顯變化,原廢水中的Kazachstania和Zygosaccharomyces在3組反應(yīng)器中幾乎檢測(cè)不到。R2中的優(yōu)勢(shì)屬為Zygoascus,在R2、R3、R4中的占比分別為96.42%、23.46%和3.82%;R3和R4的優(yōu)勢(shì)屬均為Candida,在R2、R3、R4中的占比分別為0.12%、65.40%和52.74%。這說(shuō)明當(dāng)pH為2.6時(shí),Zygoascus更能占據(jù)主要生態(tài)位,而投加的Candida則更適應(yīng)pH≥3.3的酸性廢水環(huán)境。此外,真菌種類隨著pH的升高而升高,這說(shuō)明酸性抑制了微生物多樣性,當(dāng)pH提升至4.0時(shí),真菌多樣性最高,同時(shí)污染物降解率達(dá)到最高。Zygoascus可以耐受較低pH和6.0%以下的鹽度,但常規(guī)污水處理一般在中性條件下,因此在污水處理中的相關(guān)報(bào)道較少。研究人員已證明,Candida與活性污泥系統(tǒng)進(jìn)行耦合可以實(shí)現(xiàn)碳、氮、磷的同時(shí)高效去除,接種至UASB反應(yīng)器中可以處理高濃度有機(jī)廢水,但在酸性高鹽廢水中的應(yīng)用則鮮有報(bào)道。在之前報(bào)道的酵母菌生物強(qiáng)化處理高鹽廢水研究中,Meyerozyma作為酵母菌添加菌獲得了較好的強(qiáng)化處理效果,但在本研究只出現(xiàn)在R4中,占比為15.86%,這表明Candida更能適應(yīng)酸性高鹽環(huán)境,能在蜜餞廢水處理中成為優(yōu)勢(shì)菌株并發(fā)揮良好作用。
2.4 鹽度提高對(duì)微生物群落的影響
相較于pH改變?cè)斐傻奈⑸锶郝浣Y(jié)構(gòu)差異,鹽度提升對(duì)微生物群落結(jié)構(gòu)的影響較小。由表1可知,當(dāng)進(jìn)水pH維持在4.0,鹽度從R4的3.5%升至R1的5.0%時(shí),物種豐富度和多樣性都有所下降。
R1與R4共有細(xì)菌ASVs為46個(gè),共有真菌ASVs為10個(gè)。基于Heatmap圖對(duì)屬水平上細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述,結(jié)果見(jiàn)圖7。

從圖7可以看出,即使鹽度從3.5%升至5%,Pseudooceanicola(29.1%~38.8%)、Martelella(16.7%~12.7%)、Zunongwangia(10.7%~12.5%)在反應(yīng)器中仍然是優(yōu)勢(shì)菌屬,鹽度升高沒(méi)有影響主要優(yōu)勢(shì)菌屬的顯著變化。Martelella是耐鹽菌株,Wang等在3%鹽度下將Martelellasp.AD-3加入活性污泥中進(jìn)行生物強(qiáng)化,獲得了優(yōu)異的多環(huán)芳烴降解性能。但在該實(shí)驗(yàn)中,Martelella在鹽度提升后相對(duì)豐度下降,這可能是營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)的緣故。鹽度提升后,R1中Pseudooceanicola、Shewanella、Oceanobacillus、Celeribacter的相對(duì)豐度提升,表明這些菌株有較強(qiáng)的耐鹽性。此外,在R1和R4中,用于生物強(qiáng)化的Candida均占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位,且提高鹽度后Candida的相對(duì)豐度顯著增加,由52.7%升至93.0%,這表明Candida可耐受5.0%鹽度并保持較高處理效率。
2.5 微生物群落與環(huán)境因子的相關(guān)性分析
如圖8所示,為了探究環(huán)境因子對(duì)微生物群落的影響,在微生物的屬水平上評(píng)價(jià)進(jìn)水pH、鹽度、COD、TN與細(xì)菌微生物群落的相關(guān)性,通過(guò)方差膨脹因子(VIF)分析,篩選去除共線性較強(qiáng)(VIF>5)的環(huán)境因子,最終只保留pH和鹽度作為重要環(huán)境變量,用于后續(xù)的典范對(duì)應(yīng)性分析(CCA)。pH(r2=0.9342,p=0.009)及鹽度(r2=0.8834,p=0.05)與細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)具有顯著相關(guān)性。此外,pH(r2=0.8594,p=0.009)與真菌群落結(jié)構(gòu)具有顯著相關(guān)性,而鹽度(r2=0.5765,p=0.141)與真菌群落結(jié)構(gòu)相關(guān)性較小。綜上,在蜜餞廢水處理中,pH與鹽度共同決定了反應(yīng)器的微生物群落結(jié)構(gòu),但鹽度對(duì)真菌群落結(jié)構(gòu)影響較小。

在細(xì)菌群落中,R2的優(yōu)勢(shì)屬Acidovorax以及R3的優(yōu)勢(shì)屬Oceanobacillus、Vibrio與pH和鹽度呈負(fù)相關(guān),R1與R4的優(yōu)勢(shì)屬Pseudooceanicola與pH和鹽度呈正相關(guān)。在真菌群落中,R2的優(yōu)勢(shì)屬Zygoascus與pH和鹽度呈負(fù)相關(guān),而用于生物強(qiáng)化的Candida是R1、R3、R4的優(yōu)勢(shì)屬,與pH和鹽度呈正相關(guān)。以上結(jié)果表明,Candida具有良好的抗沖擊能力,能夠在酸性高鹽條件下良好生長(zhǎng),這對(duì)于提高生物系統(tǒng)的處理效率和運(yùn)行穩(wěn)定性至關(guān)重要。
2.6 相關(guān)性網(wǎng)絡(luò)分析
利用物種相關(guān)性網(wǎng)絡(luò)圖,揭示酸性高鹽條件下主要微生物之間的共存情況及其相關(guān)性和變化規(guī)律,結(jié)果如圖9所示。生物相互作用是物種共生模式的主要驅(qū)動(dòng)因素,在生物強(qiáng)化過(guò)程中,145個(gè)細(xì)菌屬之間和49個(gè)細(xì)菌屬之間分別呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)和負(fù)相關(guān);28個(gè)真菌屬之間和2個(gè)真菌屬之間分別呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)和正相關(guān)。這些結(jié)果表明,在生物強(qiáng)化過(guò)程中,大多數(shù)細(xì)菌屬之間呈正相關(guān),大多數(shù)真菌屬之間呈負(fù)相關(guān)。共生、互惠是正相關(guān)關(guān)系,而捕食、競(jìng)爭(zhēng)等是負(fù)相關(guān)關(guān)系,通過(guò)微生物的復(fù)雜相互作用,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的去除。

樞紐節(jié)點(diǎn)的類型和數(shù)量可以部分反映微生物群落結(jié)構(gòu)在特定環(huán)境中的穩(wěn)定性。在生物強(qiáng)化過(guò)程中,Oceanobacillus(細(xì)菌)與18個(gè)節(jié)點(diǎn)相連接,其中4個(gè)節(jié)點(diǎn)存在負(fù)相關(guān)關(guān)系,14個(gè)節(jié)點(diǎn)存在正相關(guān)關(guān)系,這表明該節(jié)點(diǎn)在細(xì)菌網(wǎng)絡(luò)中最為重要,相互關(guān)系最為強(qiáng)烈。Rhodotorula(真菌)與5個(gè)節(jié)點(diǎn)相連,表明該節(jié)點(diǎn)在真菌網(wǎng)絡(luò)中的相互關(guān)系最為強(qiáng)烈。另外,用于生物強(qiáng)化的Candida的節(jié)點(diǎn)連接度為1,與Kazachstania呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系。研究表明,微生物可以通過(guò)協(xié)同作用或拮抗作用來(lái)適應(yīng)環(huán)境,并可能通過(guò)自身的代謝活動(dòng)來(lái)去除污染物。此外,用于生物強(qiáng)化的Candida豐度最高,卻不是網(wǎng)絡(luò)中的高相關(guān)節(jié)點(diǎn),其他大部分高相關(guān)節(jié)點(diǎn)也沒(méi)有出現(xiàn)在微生物群落的優(yōu)勢(shì)菌屬中,這與之前的研究一致。這表明Candida與本土菌群還沒(méi)有產(chǎn)生較強(qiáng)的合作競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,因此填料的投加是有必要的,這有利于Candida保持優(yōu)勢(shì)地位以發(fā)揮作用。
3、結(jié)論
①投加Candida菌劑對(duì)SBBR進(jìn)行生物強(qiáng)化,當(dāng)處理鹽度為5.0%、初始pH為4.0的蜜餞廢水時(shí),僅需10d即可實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定處理,反應(yīng)后pH可以提升至6.0,2d后COD去除率可達(dá)到73.4%。
②當(dāng)鹽度為3.5%時(shí),改變初始pH對(duì)反應(yīng)器處理效能產(chǎn)生顯著影響。運(yùn)行10d后,R3(pH=3.3)和R4(pH=4.0)的各項(xiàng)污染物去除效果趨于穩(wěn)定,COD去除率分別為64.6%~68.7%、76.7%~79.6%,而R2(pH=2.6)的處理效果則略有波動(dòng),COD去除率為55.1%~64.6%,初始pH較高有利于提高污染物去除效率和出水pH。
③基因測(cè)序結(jié)果表明,在酸性高鹽條件下,投加的Candida菌劑表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐受性和優(yōu)勢(shì)地位。在不同pH條件下微生物群落結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生顯著變化。R1(pH=4.0,鹽度=5.0%)和R4(pH=4.0,鹽度=3.5%)優(yōu)勢(shì)屬均為Pseudooceanicola和Candida,R2(pH=2.6,鹽度=3.5%)的優(yōu)勢(shì)屬為Acidovorax和Zygoascus,R3(pH=3.3,鹽度=3.5%)的優(yōu)勢(shì)屬為Oceanobacillus、Vibrio和Candida。
④相關(guān)性網(wǎng)絡(luò)分析揭示了微生物相互作用的復(fù)雜性,細(xì)菌主要呈現(xiàn)共生、互惠關(guān)系,真菌則主要呈現(xiàn)捕食、競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。在生物強(qiáng)化過(guò)程中的細(xì)菌網(wǎng)絡(luò)中,Oceanobacillus表現(xiàn)為最重要的樞紐節(jié)點(diǎn),而在真菌網(wǎng)絡(luò)中Rhodotorula則是最重要的樞紐節(jié)點(diǎn)。(來(lái)源:福州大學(xué)先進(jìn)制造學(xué)院,自然資源部第三海洋研究所海洋生物遺傳資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)



