磁性纳米Fe3O4@C对SBR脱氮除磷性能及其微生物种群组成的影响

为探究磁性纳米Fe₃O₄@C对序批式活性污泥反应器（SBR）污水处理系统脱氮除磷性能的影响，建立了2个相同的SBR（编号分别为0号和1号），其中，0号反应器未投加任何磁性材料（对照组），1号反应器中投加0.5 g·L^-1的Fe₃O₄@C（实验组），并采用高通量测序和实时定量PCR（qPCR）技术对2个反应器内生物种群结构及关键脱氮除磷功能菌群进行分析.结果表明：①Fe₃O₄@C对SBR除污性能有显著影响，其中，1号反应器化学需氧量（COD）的去除性能得到增强，24 d后去除率稳定在90%左右；0号和1号反应器总氮（TN）平均去除率分别为35.83%和52.18%；从第43 d起，1号反应器除磷性能明显高于0号反应器，运行70 d后，0号和1号反应器对总磷（TP）的平均去除率分别为47.52%和56.33%.②添加Fe₃O₄@C材料后，反应器内变形菌门（Proteobacteria）的相对丰度从23.91%增加至32.14%，优势脱氮菌门Planctomycetes、Nitrospirae的相对丰度分别从2.66%、0.46%增加至5.16%、2.23%.③添加Fe₃O₄@C后，SBR内细菌总数明显增多，16S基因拷贝数从1.77×10⁷ copies·g^-1增长到4.21×10⁷ copies·g^-1；各功能菌数量也有大幅度增长，除磷功能基因PAO增加了3.4倍，脱氮功能基因nirS、Nitrospira、Nitrobacter、AOB分别增长了2.3、2.4、4.7和572倍.研究表明，磁性纳米Fe₃O₄@C能有效促进SBR脱氮除磷性能，可为SBR工艺的优化改进提供理论支撑.

Effects of Fe3O4@C nanoparticles on nitrogen and phosphorus removal performance and microbial community in a sequencing batch reactor