研究与评论:微生物学与雷竞技苹果下载生物技术杂志
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Jun-ming香港1＃，张倩1，胡苗苗1，以及陈宝妍2＊＃
收到日期:29/09/2016;接受日期:06/12/2016;发表日期:10/12/2016
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本研究旨在解决前人研究中未解决的问题，并提出一种可行的策略，以构建更有前景、生态稳定和高效的景观活性污泥生态系统(LASeM)，提高规模化的实用性，同时考虑环境友好性和对周边地区的景观改造，以实现可持续发展。
Landscape-activated污泥;观赏鱼类;社区生态;生态稳定战略
由于传统活性污泥工艺存在生物量不稳定、抗冲击负荷能力差、曝气成本高等操作缺点，显然需要建立新的生态废水处理替代方案，以实现长期生态稳定和经济合理的运行。在本研究中，特意为农村和居民生活污水的稳定处理指定了一种LASeM。LASeM是一个集成装置，由两个总容积为55 l的有机玻璃长方体容器组成，从下向上可分为活性污泥区、陶粒和植物根区和植物生长淡水区。陶粒(高14厘米)，直径10-14毫米，放置在较小的容器中，底部与较大的容器相连。这种设置可以通过白金汉的Π定理的无量纲分析来检查瞬态特征。为保证水质稳定维持，并保证混合养殖的生态持续性，一些鱼类(例如塞浦路斯carpio haematopterus；Zhou等。[1])被有意选择在处理过的废水室中提升，用于指示目的。随后，LASeM操作至少30天，以达到稳定的稳态条件，然后进行可治疗性研究。LASeM连续运行112 d。本文探讨了曝气速率(AR)对LASeM处理结果的影响，以及复合系统中微生物群落结构、丰度和多样性的变化，并为实际放大应用提供了意见和建议。
事实上，在去除陶粒上的水生植物污染物、固定滤床的物理吸附以及包埋生物膜和活性污泥对COD的生物降解三者之间的协同或共生作用下，LASeM中有前景的有机物去除得以实现。在AR条件下，LASeM对CODCr的去除率均在87%以上，出水浓度均在50 mg以下。l－1．图1还指出，在AR约0.1-0.016 m处3.．h－1，出水氨氮变化不大，TN去除率增加，去除率为96.7%。当AR为0.012 m时3.．h－1，氨氮和TN去除率急剧下降。当AR = 0.016 m时3.．h－1， CODCr、NH的去除率4 +-N、TN和TP分别约为96%、97%、63%和74% (图1)．因此，模拟生活废水最适宜的处理条件为AR 0.016 m3.．h－1，排出COD、NH4 +-N和TP分别为14.3、1.7和0.7 mg。l－1,分别。
图1:不同曝气速率下COD、N、P浓度及去除率的变化
虽然文学[2]揭示了一些活性污泥工艺与其他系统(例如，固定生物膜活性污泥反应器)的新组合已经在实验室和中试规模上实施，以有效去除营养物质和有机物，物种进化的瞬态动态微生物来自景观活性污泥生态系统的群落仍有待探讨。因此，由于实验再现性的不确定性，这不可避免地导致了工艺控制和系统优化的扩大困难。因此，本研究旨在揭示LASeM中不同区域微生物群落的多样性和丰度，用于系统分析。对不同ar条件下的养分去除效率和微生物群落结构进行了评价，特别是从群落生态学的角度为工艺优化提供了操作性能的解释。显然,Burkholderiales被发现为主导秩序，清楚地表明其代谢先前确定的生物废水处理系统的灵活性[3.，4］．红环藻是一种以硝酸盐或氧气为最终电子受体的聚磷生物。酸性微生物科属于门放线菌而且Caldilineales在本研究中检出与绿绒门有关的虫种。事实上，它们是除磷活性污泥中的主要细菌群[5］．Pseudomonadales被检测到隶属于变形菌门，以前也报道为反硝化细菌。Nitrosomonadales而且Sphingomonadales本研究中检测到的氨氧化的主要种类也曾在以往报道过细菌(国内企业;［6])。此外，命令Planctomycetales属Planctomycete，经检测鉴定为在缺氧/厌氧环境下参与厌氧氨氧化活性的反硝化细菌[3.］．活性污泥样品中，变形菌门、拟杆菌门为优势门变形菌门，拟杆菌门，掌菌门而且厚壁菌门陶粒生物膜样品的优势门与植物根样品相似。因此，我们得出结论，在LASeM中，硝化和反硝化群落的混合联合体直接处理同时硝化反硝化(SND)。如前所述，在效率和机制的讨论中，可以构建一种新的综合系统，使其具有更好的养分去除能力，更少的土地需求，同时提供基于景观的生态系统效益。特别是，LASeM可以为人口密集的大城市废水处理提供更合适的替代方案，以考虑生活质量(QOL)和与健康相关的QOL (HRQOL)。
关于LASeM系统的新设计，有一些详尽的综述文章总结了生态工程处理系统的标准[7，8］．然而，在景观生物处理可持续发展的概念框架下，对类lasem系统物种进化的瞬态特征还知之甚少。对于WWT中不同氮种的去除，构建的“天然”LASeM生态系统中的植被(从微植物到大型植物)在系统功能中起着至关重要的作用。由于生态系统种内和种间的竞争产生了不同物种之间的不对称动态，这些组合的相互作用通常会破坏不同物种长期共存的稳定性(例如，混合群落中某些物种的灭绝是最可能的生态学结果);［9])。因此，生物刺激策略与必需的营养有时不可避免地需要对天然微生物降解物进行生物增强。此外，如果物种灭绝无法阻止系统运行性能的不稳定，由于高斯定律竞争排斥原理(例如，种子生物降解剂-死亡)Exiguobacterium微生物燃料电池辅助染料脱色1年以上;［10])，采取生物刺激和/或生物增强的策略，以延缓优势降解物种的逐渐丧失，从而导致操作失败，不仅应从环境角度考虑，也应从生态角度考虑。从养殖子系统“单元运行”的系统分析来看，通过对覆膜叶片和沉水植物进行间歇或不定期的发泡，通过曝气系统进行充分扩散的充气，稳定维持适宜的溶解氧水平。此外，彼得森和蒂尔[7建议，良好的装饰和环保植物物种构建的LASeM的WWT应特别采用，如“Azolla(水蕨)”，浮萍属sp。(浮萍),莎草纸莎草(纸莎草纸),Myriophyllum(water-milfoil)”。因此，在不引入外来物种的情况下，考虑到香附属的生态友好性，选择了香附属进行研究。此外，植物根系为微生物群落的附着提供了较高的表面积，显著提高了生物WWT的效率。此外，水产养殖子系统中存在的植物也被“自动”控制气味，以有效地降低挥发性有机化合物(VOCs)水平，使其低于毒性阈值，从而有效地修复LASeM中的各个隔间。LASeM中扩散良好的气泡曝气系统也明显降低了氧传递阻力，增加了悬浮固体维持的适当混合条件。即悬浮生物过程和固定化生物过程的协同相互作用为显著提高常规水处理效率提供了条件[7］．然而，为了保证LASeM处理的长期生态稳定，分批补充必需能量营养素和增强显性或关键降解物的后续研究仍不可避免地要进行。此外，尽管宏观尺度上的工作维持了稳定的生态系统功能和环境条件，一些时间变异性较小的种群仍可能表现出更明确的优势和演替模式[8-11］．这些现象可能受到生态系统中物质和能量的流动和平衡的强烈影响，因为从微观角度看，物种的繁殖当然是温度敏感的。例如，在准稳态(QSSs)下，环境条件以“逐步方式”逐渐扰动，很可能导致生态系统(如LASeM或人工湿地系统)的“稳态多样性和滞后性”。此外，Briones和Rasmin [8]揭示，促进功能稳定性的物种相互作用的平行瞬态进化的系统运行通常源于更大的功能冗余和“表型”生态位互补。这些都可能导致长期稳定的运行性能生态系统物种多样性和丰度的“大波动”是最后的插曲。因此，我们怀疑高斯的竞争排斥原理(物种vs.物种)、达尔文的适者生存(环境vs.物种)、“红皇后”的共同进化(宿主vs.寄生虫)等可能在所有生物成分和非生物因素之间相互作用，长期控制着运行性能和稳定性[8，12，13］．
综上所述，该曝气LASeM系统的新颖之处在于通过多种生态指数(如操作分类单位(operational taxonomic units, OTUs)、各种多样性指数[14，15])。虽然本研究揭示了优势门在不同条件下是如何以及为什么产生的，但在构建LASeM处理中，多种物种在种内和种间相互作用下，这种自我维持的物种多样性和丰度的生态稳定QSSs的瞬态动力学细节仍然有待破译。此外，为了可持续绿色污水处理系统的系统优化和运行稳定性，应公开LASeM中自然系统组件的功能以及增强这些功能的方法。
本研究是2015-2017年中国华桥大学与台湾宜兰大学学术交流项目合作成果的一部分。本次讨论也是台湾科技部研究计划(MOST 104-2622-E-197-006-CC3;Most 105-2622-e-197 -012 -cc3;大多数105- 2221-e-197 -022)。作者也真诚地感谢匿名审稿人的重要评论。
