高效反硝化菌群与厕所水源细菌构建的微生物联合体强化黑水处理研究

针对黑水直接排放导致土壤和水体污染的难题，研究人员通过宏基因组分析揭示了黑水中以Comamonas、Pseudomonas等为主导的微生物群落，并构建了高效脱氮菌群FST。该联合体在10小时内对NH4+-N、NO3--N、COD和TP的最大去除率分别达20.2、7.47、373.78和1.00 mg/L/h，通过同化与异养硝化途径实现氮转化，实际应用中NH4+-N、TN和TP去除率提升28.14%、11.37%和12.68%，为黑水处理提供了创新解决方案。

　　

随着城市化进程加速，黑水（含粪便、尿液和冲洗水的厕所废水）的无序排放已成为环境污染的重要源头。其高浓度的NH₄⁺-N（100–300 mg/L）和TP（20–60 mg/L）不仅威胁水体生态，还可能引发公共卫生风险。传统处理方法效率有限，而微生物修复技术因成本低、环境友好备受关注，但高效功能菌群的筛选与机制研究仍是难点。

针对这一挑战，贵州大学的研究团队通过宏基因组测序解析了黑水微生物群落结构，发现Comamonas、Pseudomonas等菌属与污染物浓度显著相关。基于此，他们从黑水中筛选出4株本土菌株，结合实验室保存的3株高效脱氮菌，构建了微生物联合体FST。该研究发表于《Journal of Environmental Chemical Engineering》，揭示了FST在宽温域（15–30°C）和碱性环境（pH 8–10）下的卓越性能，其NH₄⁺-N去除速率达20.2 mg/L/h，且47.73%的NH₄⁺-N通过异养硝化-好氧反硝化（HNAD）途径转化为氮气。

关键技术包括：1）黑水样本的宏基因组测序与多样性分析（α多样性、PCoA）；2）功能菌株的筛选与联合体构建；3）氮平衡实验追踪转化途径；4）实际黑水处理验证。

研究结果

1. 微生物多样性分析：PCoA显示不同采样点群落差异显著，HC1组多样性最高，与污染物类型和浓度相关。
2. 污染物-菌群关联：Comamonas和Acetoanaerobium丰度与NH₄⁺-N、TN、TP呈正相关，为靶向菌群筛选提供依据。
3. FST性能验证：联合体对NH₄⁺-N、COD的去除率分别提升28.14%和373.78 mg/L/h，且适应性强。
4. 机制解析：氮平衡实验证实FST通过同化（细胞生长）和HNAD途径协同脱氮。

结论与意义
该研究首次将厕所水源菌群与高效脱氮菌联合应用，FST的快速污染物降解能力为分散式黑水处理提供了新思路。其环境适应性强的特点尤其适合缺乏集中处理设施的农村地区。未来可进一步优化菌群配比并探索工程化应用，推动微生物技术在污水处理领域的深度发展。