高浓度氨氮(NH4+-N)废水的好氧生物处理是一个高氧需求过程.膜曝气生物膜反应器(membrane aerobic biofilm reactor,MABR)因其高氧利用率、低能耗优势在高氨氮废水处理中具有重要应用潜力.通过启动贯通式MABR接种异养硝化-好氧反硝化(heterotrophic nitrification and aerobic denitrification,HN-AD)脱氮混合菌液处理高氨氮模拟废水,调节进气量实现生物膜层不同溶解氧(DO)浓度,考察生物膜层DO浓度对MABR脱氮性能、HN-AD菌多样性及其脱氮功能基因的影响.结果表明:①MABR中仅生物膜内层DO浓度随进气量的增加而提升,生物膜外层DO浓度始终保持为0 mg/L;高DO浓度下反应器NH4+-N、总氮(TN)去除率相比低DO浓度分别增加了28.15％和24.18％,提高生物膜内层DO浓度强化MABR脱氮性能.②高通量测序分析表明,HN-AD菌是MABR中的脱氮功能微生物,研究获得假黄褐藻属(Pseudofulvimonas)、脱氮副球菌属(Paracoccus)、鞘氨醇杆菌属(Sphingobacterium)和不动杆菌属(Acinetobacter)等共13种HN-AD菌属,其总相对丰度在低、中和高DO浓度下分别为12.97％、19.05％和22.01％,说明提高生物膜内层DO浓度促进了HN-AD菌属的富集.③PICRUSt1功能基因预测发现,MABR中HN-AD菌的好氧反硝化功能基因(napA、napB)总相对丰度在低、中和高DO浓度下分别为0.00013‰、0.019‰和0.060‰,说明提高MABR生物膜内层DO浓度加快了HN-AD菌的好氧反硝化进程,促进了MABR中HN-AD过程的实现.研究显示,通过调节进气量实现生物膜内层不同DO浓度,可以强化MABR脱氮性能,提高HN-AD菌属富集程度,促进MABR中HN-AD过程的实现.
MABR 异养硝化-好氧反硝化 生物膜层DO浓度 微生物多样性 高氨氮废水