金仁村教授团队揭示锌离子对高负荷反硝化颗粒系统的影响机制

2019年2月2日，杭州师范大学生命与环境科学学院金仁村教授团队在工程技术一区Top期刊Bioresource Technology（IF = 6.042）在线发表题为“Evaluating the effects of Zn(II) on high-rate biogranule-based denitrification: Performance, microbial community and sludge characteristics”的成果，首次报道锌离子对高负荷反硝化颗粒污泥的性能、微生物群落和污泥特性的影响。

1

反硝化工艺因其高去除率和低成本而被认为是高硝酸盐废水处理最有前景的工艺。颗粒污泥具有较高的沉降性能，能保持较好的生物量截留，对含硝酸盐废水具有较高的去除率。此外，颗粒的致密结构可以抵抗高浓度的污染物。由于锌（II）的广泛应用，锌（II）在许多高硝酸盐废水中被发现，如合金、金属加工和矿井水。工业废水中锌（II）的浓度可为30-300 mg L^-1。高浓度的重金属会破坏细胞膜，影响生物体，改变酶的特性并导致细胞破裂。锌（II）对微生物的影响已被一些研究者报道。然而，关于锌（II）对高负荷反硝化颗粒污泥系统的影响信息有限。

本研究主要报道了锌（II）对反硝化颗粒污泥的长期影响。锌（II）对反硝化细菌的长期暴露抑制阈值为10 mg L^-1。长期添加10 mg L^-1锌（II）会降低脱氮率（NRR）、比反硝化活性（SDA）、胞外多聚物（EPSs）和脱氢酶（TTC-DHA）。锌（II）的加入引起了细菌群落的变化。在锌（II）胁迫下，Castellaniella和Klebsiella是两个优势属。添加10 mg L^-1锌（II）后，Klebsiella的相对丰度急剧下降至4.64%，而Castellaniella对2 mg L^-1锌（II）敏感，表明Castellaniella主要用于在无或低锌（II）胁迫条件下，而在高锌（II）胁迫条件下的克雷伯氏菌效果较好。除此之外，随着10 mg L^-1锌（II）添加，发酵细菌的相对丰度显著增加。

综上所述，锌（II）对高负荷反硝化工艺的潜在影响应引起高度关注。

杭州师范大学生命与环境科学学院研究生程雅菲为该论文的第一作者，金仁村教授为通讯作者。该项研究获得国家自然科学基金、杭州市科技发展规划基金等项目的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.02.005