Fe3+对MBBR系统脱氮途径及关键酶性能影响分析

为考察Fe³⁺对移动床生物膜系统（Moving-bed Biofilm Reactor, MBBR）脱氮途径及相关酶活性的影响,以15 ℃下长期运行的移动床生物膜为研究对象,确定Fe³⁺的最佳投加浓度,在此基础上,启动运行MBBR1（添加 Fe³⁺）与MBBR2（不添加Fe³⁺）,对比分析了两反应器脱氮性能、相关酶活性、微生物群落结构及脱氮途径.结果表明,添加10 mg·L^-1 Fe³⁺的MBBR1与MBBR2相比,氨氧化、亚硝酸盐氧化、硝酸盐还原及亚硝酸盐还原的速率分别增加了75%、3%、10%和6%,氨单加氧化酶（Ammonia Monooxygenase, AMO）、羟胺氧化酶（Hydroxylamine Oxidoreductase, HAO）、亚硝酸盐氧化酶（Nitrite Oxidoreductase, NXR）、硝酸盐还原酶（Nitrate Reductase, NAR）和亚硝酸盐还原酶（Nitrite Reductase, NIR）的活性分别增加了10%、13%、2%、108%和3%,总氮去除率提高了11.17%.Illumina MiSeq测序结果表明,MBBR1中Nitrosomonas与Thauera相对丰度均高于MBBR2,NOB相对丰度接近.模型计算结果显示,MBBR1主要脱氮途径为同步短程硝化反硝化,而MBBR2主要脱氮途径为全程硝化反硝化.综上,Fe³⁺可通过影响脱氮过程中关键酶活性及生物群落结构,强化MBBR系统同步短程硝化反硝化能力以提高MBBR系统脱氮性能.

Effect of Fe3+ on the nitrogen removal pathway and related key enzymes in an MBBR system