协同生物强化技术：沙雷氏菌WKD与羧甲基纤维素改性纳米零价铁联合增强活性污泥对孔雀石绿的脱色效能

【编辑推荐】本研究突破传统活性污泥对三苯甲烷染料（TPM）的降解瓶颈，通过引入沙雷氏菌WKD（Serratia sp. WKD）与羧甲基纤维素改性纳米零价铁（CMC-nZVI），构建协同生物强化体系。2小时内脱色率达98.5±0.1%，并揭示微生物群落动态恢复机制（Shannon/Simpson指数），为纺织废水处理提供兼具高效性与生态可持续性的解决方案。

　　

Highlight

本研究亮点在于开发了一种双引擎生物强化策略：沙雷氏菌WKD（Serratia sp. WKD）作为三苯甲烷（TPM）染料专性降解菌，与羧甲基纤维素改性纳米零价铁（CMC-nZVI）协同作用，在活性污泥系统中实现孔雀石绿（MG）的高效脱色。

Bacterial strain and activated sludge

实验所用TPM降解菌沙雷氏菌WKD（保藏号CCTCC M 2015178）为本实验室前期分离获得。活性污泥采自中国浙江省温州市某市政污水处理厂（MLSS=3000–5000 mg/L），未进行MG预适应以评估真实处理潜力。

Characterization of the CMC-nZVI

扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）显示，CMC修饰显著改善纳米零价铁（nZVI）的分散性——未修饰nZVI呈枝晶状大聚集体（图1A），而CMC-nZVI形成粒径更小、分散均匀的颗粒（图1B-D）。能谱分析（EDS）证实CMC成功包覆，Fe⁰/Fe²⁺氧化还原活性位点暴露率提升37.6%。

Conclusion

该生物强化体系突破传统技术局限：2小时内实现>98% MG脱色（较单纯活性污泥提升5.3倍），并通过胁迫耐受菌（如沙雷氏菌和假单胞菌）的富集，在24小时内恢复微生物多样性（Shannon指数回升）。功能分析显示，系统在短暂抑制糖/氨基酸代谢的同时保持膜转运活性，印证了"先解毒-后修复"的群落动态平衡机制。