基于宏基因组分析移动床生物膜反应器(MBBR)生物膜的微生物结构和功能基因.pdfVIP

2023年6月精细石油化工进展第24卷第3期

基于宏基因组分析移动床生物膜反应器(MBBR)

生物膜的微生物结构和功能基因

董亮,胡东阳²,王利群²,严生虎²,陶文平1,年立春1

1.中盐常州化工股份有限公司，江苏常州213200;2.常州大学生物与食品工程学院，江苏常州213164

摘要为探究双氧水生产废水厌氧-缺氧-好氧（AAO)处理工艺的缺氧池中移动床生物膜反应

器（MBBR)生物膜的菌群结构及脱氮潜力，基于宏基因组测序对MBBR生物膜的菌群和功能多样

性进行分析，挖掘功能基因，并进行实时荧光定量PCR（qPCR）验证。菌群结构分析显示：缺氧生

物膜和缺氧水样活性污泥中99%以上为细菌；在门水平下，变形菌门(Proteobacteria)在2种样本中

占比最大，分别为92.3%和67.5%，放线菌门（Actinobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）和拟杆菌门

(Bacteroidetes）在缺氧生物膜中的占比明显比缺氧水样活性污泥中的大；在属水平下，陶厄氏菌属

（Thauera)在缺氧生物膜中的相对丰度比缺氧水样中的明显上调。基因挖掘和qPCR实验结果表

明,缺氧载体生物膜中含有硝酸盐转化为亚硝酸盐的潜在途径及其他反硝化途径,并且显著高于缺

氧水样中的活性污泥。研究为后续集成MBBR技术用于双氧水生产废水处理提供一定的理论

基础。

关键词双氧水生产废水宏基因组测序微生物群落基因挖掘qPCR生物膜反应器

我国是化工大国，虽然化工行业促进了我国富集程度，移动床生物膜反应器（MBBR)是一种

的经济发展，但是化工生产过程中产生大量废水，有效的策略,因为其生物膜附着能力较强,同时也

处理不当会严重污染人居环境，双氧水生产废水能大幅度提高处理效率，有效缩短水力停留时间

(SRT)[7-8]

就是其中之一[1。截至2019年，国内双氧水的生

产能力是1380万t，其中生产能力超过20万t的本研究以中盐常州化工股份有限公司双氧水

企业有28家，双氧水产能不断扩张的同时，部分废水处理厂的AAO工艺流程为研究对象，现场对

企业因环保不达标、原料缺乏等问题逐步被淘该流程中的厌氧区、缺氧区、好氧区和出水口进行

取样并检测水质，并在缺氧区投人一定量的悬浮

汰[2-3]。中盐常州化工股份有限公司是一家集生

产、销售为一体的盐化工企业，总资产20亿元，主载体，待挂膜成熟后通过高通量测序对载体上的

要生产项目为年产19万t双氧水、25万t烧碱和5生物膜进行表征，探究缺氧区MBBR技术的可行

万t氯甲苯等。其排放出来的双氧水生产废水由性，为后续集成MBBR技术奠定理论基础，并进一

洗涤用水、生产中产生的混合废水和白土床再生步探究悬浮载体增强化工废水脱氮效果的机制。

时产生的废水构成，颜色是浅橙色，有比较浓烈的

1材料与方法

气味，含有大量难降解的物质以及2-乙基葱、

1.1主要原料

重芳烃和磷酸三辛酯等有害物质(4]。

本研究投加的生物膜载体填料由桐乡市小老

目前双氧水生产废水的处理方法一般为物化

板特种塑料制品有限公司研制，填料材质为高密

处理法加生化处理法，其中物化处理法包括混凝

度聚乙烯，比表面积大小合适。MBBR填料于

沉淀法、芬顿氧化法、气浮法和电化学氧化法，生

2021年11月投人缺氧池中，于2022年6月将载体

化处理法包括厌氧-缺氧-好氧（AAO)工艺、序列

间歇式活性污泥(SBR)工艺和生物膜