短程硝化反应中污染物降解动力学及微生物群落研究

夏俊方^1,2,3,王树涛²,张永明¹,胡君杰^1,3,方小琴³

(1.上海师范大学 生命与环境科学学院,上海200234;2. 哈尔滨工业大学 环境学院,哈尔滨150090; 3. 上海晶宇环境工程股份有限公司,上海200439)



摘要:

针对垃圾渗滤液中高浓度氨氮的问题，以间歇进水生物反应器为对象，研究了短程硝化反应中氨氮与COD降解动力学及功能微生物组成结构.结果表明：在pH=6.5~8.5时，氨氮降解符合米氏模型，而COD降解适用于抑制Aiba动力学模型.随pH增加，氨氮和COD的最大降解速率与饱和常数均先增加后降低，pH=7.5时达到最大值.这说明短程硝化反应中，氨氮与COD的降解受pH影响较大，最佳pH应该控制在7.5~8.0.此外，研究发现，短程硝化过程中COD的降解速率和最大降解速率分别是氨氮的5.6~11.3倍和12.4~16.8倍，这可能是由于实验进水中含有较高浓度的有机物，导致生物系统中异养菌生长代谢较快.最后，间歇进水生物反应器微生物中3种AOB菌群Nitrosomonas europaea ATCC19178、Nitrosomonas stercoris和Nitrosospira sp.PM2占总硝化菌群比例达66%，是短程硝化生物系统中的优势菌群.

关键词:  垃圾渗滤液  短程硝化  动力学  降解  微生物菌群

DOI：10.11918/j.issn.0367-6234.201705098

分类号:X703.1

文献标识码:A

基金项目:上海师范大学校级项目(SK201232)



Degradation kinetics of pollutants and microbial communities in shortcut nitrification

XIA Junfang^1,2,3,WANG Shutao²,ZHANG Yongming¹,HU Junjie^1,3,FANG Xiaoqin³

(1.College of Life and Environmental Sciences, Shanghai Normal University, Shanghai 200234, China; 2.School of Environment, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China; 3.Shanghai Jing Yu Environment Engineering Co., Ltd., Shanghai 200439, China)

Abstract:

The degradation kinetics of ammonia nitrogen and COD and the microbial communities in an intermittent-flow shortcut nitrification reactor were investigated to remove ammonia and organic matters from landfill leachate. The results show that when pH=6.5-8.5, the degradation of ammonia conforms to the Michaelis-Menten model while the COD degradation is suitable for Aiba kinetic model. With the increase of pH, the maximum degradation rate and saturation constants of ammonia and COD increase first and then decrease, reaching the maximum values when pH=7.5. The results indicate that the degradations of ammonia and COD are influenced by pH, and the optimum pH should be controlled between 7.5 and 8.0. In addition, the degradation rate and the maximum degradation rate of COD are 5.6-11.3 and 12.4-16.8 times higher than those of ammonia in the shortcut nitrification process, respectively. This may be because that the high concentration of organic matters in influent leads to the heterotrophic bacteria to grow faster than autotrophic bacteria in the biological system. Finally, the domain species of ammonia oxidizing bacteria (AOB) in the reactor are Nitrosomonas europaea ATCC19178, Nitrosomonas stercoris and Nitrosospira sp.PM2, accounted for 66% together, indicating that the AOB was the predominant species for ammonia removal in this intermittent-flow shortcut nitrification reactor.

Key words:  landfill leachate  shortcut nitrification  kinetics  degradation  bacterial communities


夏俊方, 王树涛, 张永明, 胡君杰, 方小琴. 短程硝化反应中污染物降解动力学及微生物群落研究[J]. 哈尔滨工业大学学报, 2018, 50(2): 65-70. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201705098.
XIA Junfang, WANG Shutao, ZHANG Yongming, HU Junjie, FANG Xiaoqin. Degradation kinetics of pollutants and microbial communities in shortcut nitrification[J]. Journal of Harbin Institute of Technology, 2018, 50(2): 65-70. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201705098.
基金项目 上海师范大学校级项目(SK201232) 作者简介 夏俊方(1977—)，男，博士，工程师;
张永明(1958—)，男，教授，博士生导师 通信作者 张永明，zhym@shnu.edu.cn 文章历史 收稿日期: 2017-05-15



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短程硝化反应中污染物降解动力学及微生物群落研究
夏俊方^1,2,3, 王树涛², 张永明¹, 胡君杰^1,3, 方小琴³    
1. 上海师范大学 生命与环境科学学院，上海 200234;
2. 哈尔滨工业大学 环境学院，哈尔滨 150090;
3. 上海晶宇环境工程股份有限公司，上海 200439

收稿日期: 2017-05-15
基金项目: 上海师范大学校级项目(SK201232)
作者简介: 夏俊方(1977—)，男，博士，工程师;
张永明(1958—)，男，教授，博士生导师
通信作者: 张永明，zhym@shnu.edu.cn


摘要: 针对垃圾渗滤液中高浓度氨氮的问题，以间歇进水生物反应器为对象，研究了短程硝化反应中氨氮与COD降解动力学及功能微生物组成结构.结果表明：在pH=6.5~8.5时，氨氮降解符合米氏模型，而COD降解适用于抑制Aiba动力学模型.随pH增加，氨氮和COD的最大降解速率与饱和常数均先增加后降低，pH=7.5时达到最大值.这说明短程硝化反应中，氨氮与COD的降解受pH影响较大，最佳pH应该控制在7.5~8.0.此外，研究发现，短程硝化过程中COD的降解速率和最大降解速率分别是氨氮的5.6~11.3倍和12.4~16.8倍，这可能是由于实验进水中含有较高浓度的有机物，导致生物系统中异养菌生长代谢较快.最后，间歇进水生物反应器微生物中3种AOB菌群Nitrosomonas europaea ATCC19178、Nitrosomonas stercoris和Nitrosospira sp.PM2占总硝化菌群比例达66%，是短程硝化生物系统中的优势菌群.
关键词: 垃圾渗滤液    短程硝化    动力学    降解    微生物菌群    
Degradation kinetics of pollutants and microbial communities in shortcut nitrification
XIA Junfang^1,2,3, WANG Shutao², ZHANG Yongming¹, HU Junjie^1,3, FANG Xiaoqin³    
1. College of Life and Environmental Sciences, Shanghai Normal University, Shanghai 200234, China;
2. School of Environment, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China;
3. Shanghai Jing Yu Environment Engineering Co., Ltd., Shanghai 200439, China


Abstract: The degradation kinetics of ammonia nitrogen and COD and the microbial communities in an intermittent-flow shortcut nitrification reactor were investigated to remove ammonia and organic matters from landfill leachate. The results show that when pH=6.5-8.5, the degradation of ammonia conforms to the Michaelis-Menten model while the COD degradation is suitable for Aiba kinetic model. With the increase of pH, the maximum degradation rate and saturation constants of ammonia and COD increase first and then decrease, reaching the maximum values when pH=7.5. The results indicate that the degradations of ammonia and COD are influenced by pH, and the optimum pH should be controlled between 7.5 and 8.0. In addition, the degradation rate and the maximum degradation rate of COD are 5.6-11.3 and 12.4-16.8 times higher than those of ammonia in the shortcut nitrification process, respectively. This may be because that the high concentration of organic matters in influent leads to the heterotrophic bacteria to grow faster than autotrophic bacteria in the biological system. Finally, the domain species of ammonia oxidizing bacteria (AOB) in the reactor are Nitrosomonas europaea ATCC19178, Nitrosomonas stercoris and Nitrosospira sp.PM2, accounted for 66% together, indicating that the AOB was the predominant species for ammonia removal in this intermittent-flow shortcut nitrification reactor.
Key words: landfill leachate    shortcut nitrification    kinetics    degradation    bacterial communities    
垃圾渗滤液是一种较为复杂的高浓度废水，处理不当可能对水体和生态环境造成极大危害^[1-2].对于垃圾渗滤液中高质量浓度氨氮的去除，应用较广的是传统硝化反硝化生物脱氮，但渗滤液碳氮比很低，该工艺脱氮效率较差^[3-4]，需外加碳源，导致运行成本升高.短程硝化反硝化是近年出现的一种新型生物脱氮技术，具有诸多优势，如在低氧浓度下积累亚硝酸盐氮^[5-6]，不仅可大幅减小供氧量，节省25%的能耗，还能节省约40%的反硝化碳源，减少污泥产量，降低运行费用等^[7-8].因此，短程硝化反硝化工艺成为当前废水生物脱氮领域研究的热点^[9].

在短程硝化反应中，氨氮与COD是微生物生长的基质，但基质浓度过高可能会抑制氨氧化细菌(ammonia oxidizing bacteria，AOB)生长^[10-11].此外，作为关键因素之一，pH对生物系统中短程硝化反应和微生物活性有显著影响，有必要结合数学模型，探究不同pH条件下短程硝化过程中氨氮与COD的动力学降解特性，目前上述研究较少^[12-14].因此，本研究采用间歇进水生物反应器进行短程硝化实验，探究并建立氨氮与COD降解动力学模型，解析反应器微生物菌落特征，以期为短程硝化反应器的设计、操作和应用提供依据.

1 实验 1.1 接种污泥接种污泥取自本实验室运行的短程硝化反应器，污泥质量浓度MLSS为4.2 g/L，挥发性固体质量浓度VSS为2.7 g/L，VSS与MLSS比为0.64.

1.2 实验水样原垃圾渗滤液取自上海市崇明县生活垃圾填埋场，本研究以垃圾渗滤液的稀释液作为实验进水，两种废水的水质特征如表 1所示.

表 1
表 1 垃圾渗滤液及其稀释液的水质特征 Table 1 Water quality of landfill leachate and its diluent mg·L^-1

废水 pH COD ρ(NH₄⁺-N) ρ(NO₂^--N) ρ(NO₃^--N) ρ(TN)

原液 7.8 9 400 1 540 < 0.5 1.6 1 550

稀释液 6.5~8.5 200~1 900 20~100 < 0.5 0~1 25~105



表 1 垃圾渗滤液及其稀释液的水质特征 Table 1 Water quality of landfill leachate and its diluent


1.3 实验过程间歇进水生物反应器的总体积为500 mL，设置有曝气装置，主要在水浴恒温振荡器(实验装置如图 1所示)中进行短程硝化实验，过程如下：

Figure 1
1—水浴恒温振荡器；2—反应器；3—曝气器；4—鼓风机；5—气管图 1 实验装置 Figure 1 Schematic of experimental setup


设置振荡器水温为30 ℃，将编号分别为1#、2#、3#、4#和5#的反应器置入振荡器中.由低到高配制5种浓度的垃圾渗滤液稀释液，各取150 mL加至上述5个反应器，并分别加入100 mL接种污泥.开启振荡器摇匀约2 min后，记为0时刻，取样测试氨氮、COD、亚硝态氮和硝态氮质量浓度.然后开启曝气和振荡，控制DO为0.8~1.2 mg/L，每间隔1 h取样测试氨氮、COD、亚硝态氮和硝态氮质量浓度，至第5小时后结束.调节稀释液pH分别为6.5、7.0、7.5、8.0和8.5，保持温度为30 ℃，同上进行实验，考察pH对氨氮和COD降解的影响.

1.4 分析方法COD采用重铬酸钾法测定，氨氮采用纳氏试剂比色法测定，硝态氮采用麝香草酚分光光度法测试，亚硝态氮采用N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法测试.

微生物菌种使用DNAzol试剂抽提微生物DNA，然后将其作为PCR(polymerase chain reaction)的模板^[15].反应体系为50 μL，2×Hotstart-PCR mix 25 μL，上下游引物各0.8 μL；DNA模板1 μL，无菌去离子水22.4 μL，均采用通用引物为细菌16SrDNA：F(5′-AGAGTTTGATCC-TGGCTCAG-3′)和R(5′-CAKAAAGGAGGTGAT-CC-3′) ^[16].PCR扩增的反应条件为：预变性94 ℃ 4 min；随后94 ℃变性30 s，50 ℃退火30 s，72 ℃延伸1 min，此步骤重复35个循环；最后72 ℃延伸10 min，PCR产物经1%的琼脂糖凝胶电泳分析后使用DNA纯化试剂盒(鼎国生物有限公司，北京)分离得到，目的基因片段克隆到pMD-18T-vector载体上，转化入E.coliDH5α感受态细胞，随后对阳性克隆进行测序分析(捷瑞生物有限公司，上海)，将测序得到的16SrDNA序列用basic local alignment searc tool(BLAST)的方法在GenBank数据库上进行比对分析^[15].

1.5 计算方法1) 污染物降解速率方程：

$r =-\frac{{{\rm{d}}\rho }}{{{\rm{d}}t}}.$ (1)

对式(1)进行变形，积分得

${\rho _0}-{\rho _t} = rt.$ (2)

式中:ρ₀为污染物初始质量浓度，mg/L；ρ_t为t时刻污染物质量浓度，mg/L；r为降解速率，mg/(L·h)；t为反应时间，h.对(ρ₀-ρ_t)-t作图，直线斜率即为污染物降解速率.

2) 米氏方程(Michaelis-Menten)模型^[17]：

$r = \frac{{{r_{\max }}\rho }}{{{K_{\rm{S}}} + \rho }}.$ (3)

采用双倒数法，对式(3)两边取倒数：

$\frac{1}{r} = \frac{{{K_{\rm{S}}}}}{{{r_{\max }}}} \cdot \frac{1}{\rho } + \frac{1}{{{r_{\max }}}}.$ (4)

修正后的米氏方程模型

$r = \frac{{{r_{\max }}\left( {\rho-1000} \right)}}{{{K_{\rm{S}}} + \left( {\rho-1000} \right)}}.$ (5)

对式(5)两边取倒数：

$\frac{1}{r} = \frac{{{K_{\rm{S}}}}}{{{r_{\max }}}} \cdot \frac{1}{{\rho-1000}} + \frac{1}{{{r_{\max }}}}.$ (6)

式中:r为基质降解速率，mg/(L·h)；r_max为基质最大降解速率，mg/(L·h)；K_S为饱和常数，mg/L；ρ为基质质量浓度，mg/L.根据斜率和截距，可求出K_S及r_max.

3) 基质抑制Aiba动力学模型^[18]：

$r = \frac{{{r_{\max }}\left( {\rho-200} \right)}}{{{K_{\rm{S}}} + \left( {\rho-200} \right)}}\exp \left( {-\frac{{\rho - 200}}{{{K_{{\rm{SI}}}}}}} \right).$ (7)

式中：r为基质转化速率，mg/(L·d)；r_max为最大基质转化速率，mg/(L·d)；ρ为基质质量浓度，mg/L；K_S为半饱和常数，mg/L；K_SI为抑制常数，mg/L.

2 结果与讨论 2.1 pH对氨氮降解速率的影响在氨氮初始质量浓度ρ₁~ρ₅分别为20.1、37.9、57.2、74.4和100 mg/L，温度为30 ℃条件下，pH不同时氨氮降解曲线和动力学参数如图 2所示.可以看出，当氨氮初始质量浓度为20~100 mg/L，不同pH条件下，随着氨氮初始质量浓度增加，氨氮降解速率也逐渐增加.而在ρ₁~ρ₅每个初始质量浓度下，当pH从6.5增至8.5时，氨氮降解速率均出现先增加后减小的趋势.李冬等^[19]研究指出，当pH为5.0~8.0时，氨氧化速率随pH增加而增加，pH为8.0~10.0时氨氧化速率随pH增加而减小，且pH为8.0时氨氮氧化速率为6.6 mg/(L·h)，这与本研究的结果基本一致.

Figure 2
ρ₁=20.1 mg ·L^-1；ρ₂=37.9 mg/L；ρ₃=57.2 mg/L；ρ₄=74.4 mg/L；ρ₅=100 mg/L 图 2 不同氨氮初始质量浓度下的降解曲线 Figure 2 Degradation of NH₄⁺-N under different initial concentrations


采用动力学模型方程(4)拟合，得到不同pH的拟合方程如图 3所示，动力学参数如表 2所示.

Figure 3
图 3 不同pH下氨氮降解拟合曲线 Figure 3 Fitting curves of NH₄⁺-N degradation under different pH


表 2
表 2 氨氮降解动力学参数 Table 2 Kinetic parameters of NH₄⁺-N degradation pH r_max/
(mg·L^-1·h^-1) K_S/
(mg·L^-1) R²

6.5 24.1 101.1 0.973 4

7.0 32.2 138.3 0.991 2

7.5 42.7 177.3 0.970 1

8.0 35.1 170.6 0.995 9

8.5 30.9 155.1 0.995 8



表 2 氨氮降解动力学参数 Table 2 Kinetic parameters of NH₄⁺-N degradation


由表 2知，pH从6.5增至8.5时，氨氮的最大降解速率r_max与饱和常数K_S均是先增加后减小.当pH为7.5时达最大，分别为42.7 mg/(L·h)和1 77.3 mg/L，较pH为6.5分别增加了43.6%和42.9%.这说明在短程硝化过程中，氨氮的最大降解速率与饱和常数均受pH影响较大，在pH不超过7.5时，适当提高pH，有利于提高氨氮降解的最大速率和饱和常数.吕斌等^[20]在对晚期垃圾渗滤液进行短程硝化研究中发现，当pH为6.0~8.0时，适当提高体系pH，能够增大最大氨氧化速率，从而提高对氨氮的去除效率，降低出水氨氮质量浓度，这与本研究结果较为一致.左剑恶等^[21]在研究高质量浓度氨氮短程硝化过程中证实，pH为7.5时的氨氧化速率和亚硝化速率均明显高于pH为7.0和8.0，这与本研究的结果极为相似.

此外，众多研究指出，生物系统pH对氨氧化速率的影响机制主要有两种途径，一是生物系统中不同的pH会直接影响微生物细胞内的电解质平衡，从而影响其活性；二是尽管pH对氨氧化菌活性没有直接影响，但pH能显著影响混合液中作为氨氧化细菌的真正基质——游离NH₃ (free ammonia, FA)的质量浓度，在一定氨氮质量浓度下，pH较高时游离NH₃质量浓度较高，而pH较低时，则相反.结合上述影响机制，本研究中pH对氨氧化速率的显著影响很可能主要通过影响游离NH₃质量浓度来实现，主要原因是pH能显著影响游离NH₃质量浓度.文献[22]指出，在ρ_NH4⁺-N=65 mg/L、t=28 ℃条件下，pH为6.5时FA仅有0.17 mg/L，而pH为8.0时FA的质量浓度则高达5.18 mg/L，由此可知，当pH从6.5增加到8.时，FA质量浓度增加约30.5倍.另一方面，在pH为6.5时最大氨氮降解速率达到24.1 mg/(L·h)，尽管低于pH为8.0时的35.1 mg/(L·h)，但仍能实现氨氮的高效去除.这间接说明pH在6.5~8.0波动时，微生物细胞内的电解质平衡和活性虽受到影响，但并不是主要因素.

2.2 pH对COD降解速率的影响COD初始质量浓度ρ₁~ρ₅分别为238、550、1 298、1 416和1 900 mg/L，温度为30 ℃，不同pH条件下，COD降解曲线和对应的动力学参数如图 4所示.

Figure 4
ρ₁=20.1 mg/L; ρ₂=37.9 mg/L; ρ₃=57.2 mg/L; ρ₄=74.4 mg/L; ρ₅=100 mg/L 图 4 不同COD初始质量浓度下的降解曲线 Figure 4 Degradation of COD under different initial concentrations


由图 4可以看出，当初始质量浓度ρ在200~1 416 mg/L时，随着COD初始质量浓度的增加，COD降解速率逐渐增加，但ρ高于1 416 mg/L时，COD降解速率则逐渐下降，表现为抑制特征.采用基质抑制Aiba动力学模型(7)^[18]，对r~(ρ-200)拟合，可得各pH条件下的拟合曲线及方程(图 5)，动力学参数如表 3所示.可以看出，当pH由6.5升高至8.5，最大降解速率r_max、饱和常数K_S与抑制常数K_SI均是先增大后减小，在pH为7.5时，三者均达到最大值719.2 mg/(L·h)、920.4和1 404.2 mg/L，表明在短程硝化过程中，pH对COD降解有较大影响，pH过高或过低均不利于COD降解，最佳pH应控制在7.0~8.0.

Figure 5
图 5 COD降解拟合曲线 Figure 5 Fitting curves of COD degradation under different pH


表 3
表 3 COD降解动力学参数 Table 3 Kinetic parameters of COD degradation pH r_max /
(mg· L^-1·h^-1) K_S /
(mg·L^-1) K_SI/
(mg· L^-1) R²

6.5 301.1 632.6 935.4 0.988 9

7.0 653.9 907.9 1 187.4 0.992 3

7.5 719.2 920.4 1 404.2 0.991 7

8.0 467.2 821.7 1 329.6 0.995 8

8.5 392.6 623.0 1 256.9 0.977 2



表 3 COD降解动力学参数 Table 3 Kinetic parameters of COD degradation


短程硝化过程中氨氮和COD的降解常数如表 4所示.可以看出，短程硝化过程中COD的降解速率和最大降解速率分别是氨氮的5.6~11.3倍和12.4~16.8倍，说明有机物降解速率远高于氨氮，这可能是由于本研究进水中含有较高浓度有机物，导致生物系统中异养菌生长代谢较快，且异养菌丰度远高于自养菌.尹军等^[23]指出，在生物系统中，进行有机物氧化的异养菌生长速率(128.2 mg/(g·h))远高于进行硝化反应的自养型硝化菌(7.2 mg/(g·h)).

表 4
表 4 COD和氨氮降解参数对比 Table 4 Comparison of the degradation parameters of COD and ammonia 指标 降解速率
r/(mg·L^-1·h^-1) 最大降解速率
r_max/(mg·L^-1) 饱和常数
K_S/(mg·L^-1)

氨氮降解常数 3.6~17.7 24.2~42.7 101.1~77.3

COD降解常数 20.2~201.6 301.1~719.2 623.0~920.4



表 4 COD和氨氮降解参数对比 Table 4 Comparison of the degradation parameters of COD and ammonia


同时需要指出的是，由于垃圾渗滤液中组分复杂，含有较多的重金属等有毒有害物等，这些复杂物质也可能对生物系统中异养菌活性和COD降解速率造成影响，有待后续研究进一步证实.

2.3 系统中微生物的群落结构特征长期实验表明，通过控制溶氧质量浓度为0.8~1.2 mg/L，间歇进水生物系统出水中亚硝态氮质量浓度远高于硝态氮，亚硝态氮积累基本维持在50%~90%，说明该生物系统中成功实现了短程硝化反应.为了进一步确认该生物系统中短程硝化反应的进行，采用PCR技术对污泥菌群进行测序，随机挑选100个克隆测序，将测序结果与GenBank数据库BLAST进行比对，分析硝化菌种及其所占比例，结果如表 5所示.

表 5
表 5 间歇进水生物反应器菌种分析 Table 5 Proportions of AOB and NOB in an intermittent flow reactor 序号 菌种名称 序列号 占比/%

1 Nitrosomonas europaea ATCC19178 NR_040879.1 34

2 Nitrosomonas stercoris AB_900133.1 25

3 Nirospina moscoviensis X82558 NR_117368.1 13

4 Nitrosospira sp.PM2 FN_394323.1 7

5 Micrococcus mobilis KU_860096.1 4

6 Alkaliphilus metalliredigens QYMF NC_009633.1 2

7 Anaerolinea thermophila UNI-1 NC_014960.1 2

8 Paracoccus denitrificans PD1222 NC_008687.1 2

9 Aromatoleum aromaticum EbN1 NC_006513.1 1

10 Thauera sp. MZ1T NC_011662.2 1

11 Anoxybacillus flavithermus WK1 NC_011567.1 1

12 Burkholderia xenovorans LB400 NC_007952.1 1

13 Dehalococcoides sp. BAV1 NC_009455.1 1

14 Delftia acidovorans SPH-1 NC_010002.1 1

15 Desulfitobacterium hafniense DCB-2 NC_011830.1 1

16 Flavobacterium johnsoniae UW101 NC_009441.1 1

17 Nitrococcus mobilis L35510 NR_114606.1 1

18 Magnetospirillum magneticum AMB-1 NC_007626.1 1

19 Methylibium petroleiphilum PM1 NC_008825.1 1



表 5 间歇进水生物反应器菌种分析 Table 5 Proportions of AOB and NOB in an intermittent flow reactor


从表 5可知，污泥中微生物种群较为丰富，共检测出19种菌种.其中，Nitrosomonas europ-aea ATCC19178、Nitrosomonas stercoris、Nirospina moscoviensis X82558、Nitrosospira sp.PM2、Micro-coccus luteus NCTC 2665、Alkaliphilus metalliredigensQYMF、Anaerolinea thermophila UNI-1及Paracoccus denitrificans PD1222菌属共8种细菌占据了整个细菌群落的绝大部分，是系统中的主要功能菌种，而其他劣势菌群占比相对较小(11%).

在主要功能菌种中，Nitrosomonas europaea AT-CC19178、Nitrosomonas stercoris和Nitrosospira sp.PM2均属于AOB菌群，共占比达66%，是该系统中最优势的菌种.这3类菌群的主要功能是将氨氮氧化为亚硝态氮，促进亚硝态氮积累，是生物系统实现短程硝化反应最主要的菌群.另外，Nirospina moscoviensis X82558占比也高达13%，这类菌群属于亚硝酸盐氧化菌(nitrite-oxidizing bacteria, NOB)，主要功能是将亚硝态氮转化为硝态氮，这说明生物系统中NOB并没有完全被淘汰，反应器中同时存在部分全程硝化反应.

3 结论1) 在pH为6.5~8.5时，氨氮降解符合米氏模型，而COD降解适用于抑制Aiba动力学模型.随pH增加，氨氮和COD的最大降解速率与饱和常数均先增加后降低，pH为7.5时达到最大值.这说明短程硝化反应中，氨氮与COD降解受pH影响较大，最佳pH应控制为7.5~8.0.

2) 间歇进水生物反应器微生物中3种AOB菌群Nitrosomonas europaea ATCC19178、Nitrosomonas stercoris和Nitrosospira sp.PM2的总占比达66%，说明AOB菌群是最主要的优势菌群，这类菌群有利于短程硝化反应去除氨氮.


参考文献
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