中文关键词污水处理厂(WWTPs)活性污泥微生物群落结构温度 英文关键词wastewater treatment plants(WWTPs)activated sludgemicroorganismscommunity structuretemperature

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贺赟	北京城市排水集团有限责任公司, 北京 100044 北京城市排水集团有限责任公司科技研发中心, 北京 100124 北京市污水资源化工程技术研究中心, 北京 100124	heyun1116@163.com
李魁晓	北京城市排水集团有限责任公司, 北京 100044 北京城市排水集团有限责任公司科技研发中心, 北京 100124 北京市污水资源化工程技术研究中心, 北京 100124	kuixiao_li@163.com
王佳伟	北京城市排水集团有限责任公司, 北京 100044 北京城市排水集团有限责任公司科技研发中心, 北京 100124 北京市污水资源化工程技术研究中心, 北京 100124
王慰	北京城市排水集团有限责任公司, 北京 100044 北京城市排水集团有限责任公司科技研发中心, 北京 100124 北京市污水资源化工程技术研究中心, 北京 100124
樊鹏超	北京城市排水集团有限责任公司, 北京 100044 北京城市排水集团有限责任公司科技研发中心, 北京 100124 北京市污水资源化工程技术研究中心, 北京 100124
陈行行	北京城市排水集团有限责任公司, 北京 100044
王军静	北京城市排水集团有限责任公司, 北京 100044 北京城市排水集团有限责任公司科技研发中心, 北京 100124 北京市污水资源化工程技术研究中心, 北京 100124

中文摘要 不同季节污水处理厂由于水质和温度等的变化而导致处理效果不同.为了解不同季节污水处理系统活性污泥中细菌群落结构及其多样性的变化规律，本研究选取了5座不同处理工艺的污水处理厂，分别在夏季（气温28℃±2℃，水温24.9℃±1.1℃）和冬季（气温0℃±3℃，水温16.8℃±1.3℃）两个时间点采集了60份活性污泥样品，采用高通量测序技术对其微生物群落结构特征进行了解析.结果表明，不同污水处理厂主要优势菌属的相对丰度存在极显著性差异，而同一污水处理厂不同处理单元（厌氧池、缺氧池和好氧池）中活性污泥细菌微生物群落结构相似.同时冬夏两季的优势菌属也存在差异，夏季主要优势菌属SJA-15、Ferruginibacter和Blastocatellaceae的相对丰度分别为6.07%、4.50%和4.44%，冬季主要优势菌属硝化螺旋菌属Nitrospira、甲基娇养杆菌属Methylotenera和RBG-13-54-9的相对丰度分别为10.17%、3.96%和3.28%.环境因子关联分析表明，温度、总氮、NH₄⁺-N、总磷和化学需氧量是影响微生物群落结构的主要环境因子，并且在这些环境因子中，温度对群落结构影响最大，其次是总氮.同时，功能酶的预测分析表明，冬季污水处理厂活性污泥中参与氮循环关键酶相对丰度高于夏季.上述结果表明，温度、水质和处理工艺均会影响污水处理系统活性污泥中细菌群落结构，包括优势细菌及其丰度. 英文摘要 Wastewater treatment plants (WWTPs) have different treatment effects during different seasons due to changes in water quality and temperature. To understand bacterial community structure and diversity dynamics in the WWTPs, this study employed high-throughput sequencing technology during winter and summer. A total of 60 activated sludge samples were collected in five WWTPs in Beijing with different treatment processes in summer (temperature=28℃±2℃, water temperature=24.9℃±1.1℃) and winter (temperature=0℃±3℃, water temperature=16.8℃±1.3℃). The relative abundances of dominant bacterial genera in activated sludge varied significantly between the WWTPs but microbial community structure was typically similar between different treatment units (i.e., the anaerobic tank, anoxic tank, and aerobic tank) at each WWTP. At the same time, different bacteria dominated in winter and summer, when the relative abundance of SJA-15, Ferruginibacter, and Blasocatellaceae was 6.07%, 4.50%, and 4.44% respectively, when the relative abundance of Nitrospira, Methylotenera, and RBG-13-54-9 in winter was 10.17%, 3.96%, and 3.28%, respectively. Correlation analysis showed that temperature, total nitrogen (TN), NH₄⁺-N, total phosphorus (TP), and chemical oxygen demand (COD) were the main environmental factors affecting microbial community structure, of which temperature had the greatest effect on species composition followed by TN. Furthermore, a predictive analysis of functional enzymes indicated that the abundance of key enzymes involved in the nitrogen cycle in the activated sludge of WWTPs is higher in winter than that in summer. These results show that temperature, water quality, and treatment process affect bacterial community structure (i.e., dominance and abundance) in WWTP activated sludge.

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