硅酸盐调控舟形藻-细菌共生系统：自养脱氮性能与微生物群落响应机制

《Bioresource Technology》：Silicate intervention in Navicula-bacteria symbiosis system: nitrogen removal performance and microbial community

本研究通过添加硅酸盐和调控光暗周期，成功构建了稳定的舟形藻-细菌共生自养脱氮系统。研究发现硅酸盐干预显著促进舟形藻（Navicula sp.）成为优势藻种，其亚硝酸盐积累率达92.05%，并增强胞外聚合物（EPS）分泌形成致密生物膜。在8h:16h光暗比下系统实现最高总氮去除率82.69%，成功自然富集厌氧氨氧化菌（AnAOB，Candidatus Brocadia达7.99%），为可持续废水处理提供了新路径。

　　

章节精选

接种污泥与合成废水

实验接种污泥来自中国广州某污水处理厂。初始污泥的混合液悬浮固体（MLSS）、混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）和污泥沉降速度（SV）分别为3735 mg/L、2010 mg/L和13%。本研究使用的微藻为舟形藻（Navicula sp.），从实验室反应器中分离纯化后，在BG11培养基中培养至初始浓度300 mg/L进行接种。

脱氮性能

反应器长期运行脱氮性能如图2a所示。在阶段Ⅰ，进水NH₄⁺-N浓度为50 mg/L，采用机械曝气增氧强化污泥硝化作用。前25天总氮去除率（TNR）为负值，源于硝化细菌未适应环境而细胞裂解释放含氮物质。后续通过硅酸盐添加和光暗调控，系统逐步实现稳定脱氮。

结论

本研究成功构建舟形藻-细菌共生系统，在180天运行后利用好氧活性污泥自然富集厌氧氨氧化菌（AnAOB）。阶段Ⅳ系统TNR稳定于82.70%，最高达85.32%。硅酸盐促进EPS分泌形成厚层生物膜，8h:16h光暗比为最优条件。不同阶段优势菌属差异显著，证实硅酸盐干预对微生物群落演替的驱动作用。