袁春波 朱宇楠 張 楚 劉 偉 樓紫陽,3 張 千

（1.重慶理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，重慶，400054；2.上海交通大學(xué)重慶研究院，重慶，401147；3.上海交通大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海，200240）

目前國內(nèi)對滲濾液處理大多采用“預(yù)處理+生物處理+膜深度處理”的主流工藝.其中，采用納濾或反滲透濾等膜分離系統(tǒng)不可避免會產(chǎn)生占滲濾液處理總量約20%—30%的濃縮液[1].其中反滲透膜濾濃縮液中COD 的濃度范圍在500—1500 mg·L?1，其中腐殖質(zhì)含量較高，占總TOC 的27.4%—52.3%，總氮100—200 mg·L?1，其中有機氮含量較高，占總氮的50%—60%，同時濃縮液含鹽量較高，電導(dǎo)率為7.53—20.05 ms·cm?1，處理難度極大，是眾多垃圾填埋場面臨的難題之一.

目前，對于濃縮液中有機物的處理已形成比較成熟的技術(shù)，如兩級物料膜技術(shù)，臭氧高級氧化技術(shù)可以對有機物中腐殖質(zhì)進(jìn)行有效的分離和降解[2?3]，而總氮的去除依然是處理的重點和難點.對于總氮的去除，目前普遍采用的是生物處理技術(shù)，如A2/O 技術(shù)[4]，由于濃縮液可生化性差、有機氮含量高且鹽度極高，導(dǎo)致傳統(tǒng)脫氮微生物難以在極端環(huán)境下有效脫氮[5?7]；耐鹽微生物和嗜鹽微生物在處理高含鹽廢水中發(fā)揮積極作用，通過耐鹽菌或嗜鹽菌接種強化活性污泥是處理含鹽廢水的最佳方法.利用耐鹽菌強化活性污泥處理硫酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38%的精細(xì)化工行業(yè)產(chǎn)生的廢水，其對COD 的去除率大于95%[8]；郭立[9]分離篩選出針對高含鹽垃圾滲濾液中COD 的降解菌種.大多數(shù)的研究只關(guān)注COD 的去除，對脫氮的關(guān)注較少，僅有的強化耐鹽菌，也是傳統(tǒng)的強化硝化菌和反硝化菌，由于滲濾液濃縮液水質(zhì)差異較大，本研究處理的RO 濃液有機氮含量較高，而對于強化有機氮氨化和好氧反硝化強化菌研究鮮有報道.此外，目前對于高級氧化處理前后有機物變化研究較多，厭氧/好氧生物處理過程中有機物的去除效果研究較多，而對于處理過程中有機物成分的變化研究較少[8?10].因此，如何脫除滲濾液濃縮液中有機物和總氮，使?jié)B濾液濃縮液達(dá)標(biāo)排放仍是迫切需要解決的問題.

團隊前期研究中開發(fā)了在高鹽條件下仍具有良好的生長態(tài)勢和污染物降解效果的厭氧耐鹽菌TN-YN 和好氧耐鹽菌TP-HN，將耐鹽菌與活性污泥法相結(jié)合耦合催化臭氧氧化，構(gòu)建一種垃圾滲濾液反滲透膜濾濃縮液的處理方法.在高鹽條件下，通過厭氧耐鹽菌的氨化作用先將濃縮液中有機氮轉(zhuǎn)化為氨氮，再通過具有好氧反硝化功能的好氧耐鹽菌強化好氧活性污泥，在好氧條件下實現(xiàn)NH4+-N、TN 的同步去除[11]，解決傳統(tǒng)A2/O 技術(shù)在高鹽條件下反硝化受到抑制的問題，再通過催化臭氧氧化對難降解有機物的去除，確保出水中COD、TN 達(dá)標(biāo)排放.同時，對比活性污泥、耐鹽菌劑、活性污泥+耐鹽菌劑3 個體系的污染物去除效果、有機物去除效果和生物多樣性變化，進(jìn)一步探討體系的脫氮機理，為揭示耐鹽菌強化機理提供科學(xué)依據(jù).

1 材料與方法（Materials and methods）

1.1 實驗裝置

本實驗采用A/O+催化臭氧氧化處理垃圾滲濾液RO 濃液，實驗裝置如圖1 所示.圖1（a）為厭氧實驗裝置，3 組500 mL 錐形瓶，磁力攪拌水浴鍋進(jìn)行加熱攪拌.圖1（b）為好氧實驗裝置，3 組500 mL 錐形瓶，磁力攪拌水浴鍋進(jìn)行加熱攪拌，曝氣泵提供曝氣.圖1（c）為催化臭氧氧化實驗裝置，包括純氧鋼瓶（濃度為99.999%）、臭氧發(fā)生器（廣州創(chuàng)環(huán)，CH-ZTWSG）、催化臭氧氧化反應(yīng)主體及尾氣處理裝置，反應(yīng)器主體為有效容積500 mL 的錐形瓶，尾氣采用30% KI 溶液吸收后排入空氣.

圖1 實驗裝置圖Fig.1 Experimental device diagram

1.2 實驗材料

1.2.1 實驗水質(zhì)

實驗用水為某垃圾填埋場垃圾滲濾液RO 濃液，水質(zhì)情況見下表1.

表1 實驗用水水質(zhì)Table 1 Water quality for experimental use

1.2.2 實驗菌劑

本實驗中的耐鹽厭氧菌（產(chǎn)品型號:TN-YN，主要成分含深紅紅球菌C1、萊比托游動球菌、銅綠假單胞菌、糞產(chǎn)桿菌和不動桿菌，專利申請?zhí)? 202110419569.1）和耐鹽好氧菌（產(chǎn)品型號: TP-HN，主要成分含醋酸鈣-不動桿菌TAJ-1、施氏假單胞菌、反硝化鹽單胞菌和貪銅菌SWA1，專利申請?zhí)? 201911106185.3）均為團隊前期研發(fā)，其中耐鹽好氧菌劑中含有具有異養(yǎng)硝化-好氧反硝化功能的菌株，可在好氧條件下實現(xiàn)NH4+-N、TN 同步去除.

1.2.3 活性污泥

實驗污泥取自巴南區(qū)高速公路服務(wù)區(qū)污水處理設(shè)備.厭氧活性污泥體系中污泥濃度4—6 g·L?1，污泥沉降比（SV30）60%—70%；好氧活性污泥體系中污泥濃度2.5—4.0 g·L?1，SV30 范圍30%—40%.

1.2.4 催化劑的制備

催化臭氧氧化所用催化劑為制備的粉末活性炭負(fù)載金屬鈰.其制備采用傳統(tǒng)的浸漬-低溫灼燒法，對粉末活性炭進(jìn)行改性.活性炭于5%稀鹽酸溶液中煮沸1 h，過濾并用去離子水沖洗至中性，110 ℃烘箱中烘干保存?zhèn)溆?將1% wt 的 Ce(NO3)3浸漬液3 mL 均勻的滴在AC 粉末上，風(fēng)干后制備催化劑.最后將風(fēng)干的催化劑放入管式爐中，氮氣作為保護(hù)氣，以3 ℃·min?1升溫至450 ℃并恒溫煅燒2 h，冷卻后得到Ce-AC 催化劑（催化劑制備中所使用的粉末活性炭采購自上海泰坦科技，規(guī)格為200 目，所使用的負(fù)載物 Ce(NO3)3·6H2O 晶體采購自成都科?。?

1.3 實驗方法

1.3.1 參數(shù)檢測方法

研究過程中水質(zhì)和污泥的檢測均參照水和廢水監(jiān)測方法第四版中國標(biāo)法進(jìn)行，具體方法如表2所示.

表2 檢測項目及方法Table 2 Detection Items and Methods

1.3.2 生物強化對比實驗

厭氧生物強化對比實驗：首先向3 組錐形瓶中加入垃圾滲濾液濃縮液500 mL（每組試驗分別進(jìn)行3 組平行試驗），分別向3 組錐形瓶中加入體積比1%的活化厭氧耐鹽菌劑、10%體積的厭氧活性污泥、1%的活化厭氧耐鹽菌劑+10%體積的厭氧活性污泥，最后分別向3 組錐形瓶加入1 g 無水亞硫酸鈉（創(chuàng)造厭氧環(huán)境），用橡膠塞密封，由伸入液面以下的水樣采集管向錐形瓶中持續(xù)通入氮氣30 min 去除水中溶解氧.置于磁力攪拌水浴鍋中加熱攪拌，在溶解氧＜0.1 mg·L?1，溫度（30±1）℃，磁力攪拌轉(zhuǎn)速10—20 r·min?1條件下運行，運行處理8 d 后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，每24 小時取樣檢測.

厭氧耐鹽菌的活化的具體步驟如下：稱量5 g 的耐鹽厭氧菌劑（TN-YN）粉末加入裝有100 mL 自來水的錐形瓶中，加入1 mL 菌種激活劑（采購重慶士繼生態(tài)環(huán)境科技有限公司，產(chǎn)品型號：JH-1，主要成分含產(chǎn)甲烷細(xì)菌、假單胞菌、乳酸菌、酵母菌、活化劑等，活菌含量≥100 億·g?1），加入5 g 的葡萄糖（一水，分析純，采購自成都市科隆化學(xué)品有限公司），加0.6 g 的無水亞硫酸鈉（分析純，采購自成都市科隆化學(xué)品有限公司），放置在30 ℃的恒溫水浴鍋靜置活化24 h，每隔6—8 h 混勻1 次，最終形成活化好的菌液，菌液濃度OD 值為1.4—1.5.

好氧生物強化對比實驗：將厭氧處理穩(wěn)定后的出水400 mL 倒入錐形瓶中，以無水乙酸鈉補加200 mg·L?1碳源，向厭氧耐鹽菌體系及厭氧耐鹽菌+活性污泥體系中各加入體積比0.2%的活化好氧耐鹽菌劑.置于磁力攪拌水浴鍋中加熱攪拌，在溶解氧2—3 mg·L?1，溫度（30±1）℃，磁力攪拌轉(zhuǎn)速600—620 r·min?1條件下運行，運行處理4 d 后達(dá)到穩(wěn)定，每24 小時取樣檢測.

好氧耐鹽菌活化的具體步驟如下：稱量5 g 的耐鹽好氧菌TP-HN 粉末加入裝有100 mL 自來水的錐形瓶中，加入1 mL 菌種激活劑（采購自重慶士繼生態(tài)環(huán)境科技有限公司，產(chǎn)品型號：JH-1，主要成分由能形成芽孢（內(nèi)生孢子）的桿菌或球菌組成，活菌含量≥100 億·g?1），加入5 g 的葡萄糖（一水，分析純，采購自成都市科隆化學(xué)品有限公司），放置在30 ℃的恒溫?fù)u床進(jìn)行活化，搖床轉(zhuǎn)速150 r·min?1，活化24 h，最后形成活化好的菌液，菌液濃度OD 值為1.7—1.8.

1.3.3 臭氧催化氧化

臭氧催化氧化反應(yīng)在圖1（c）所示反應(yīng)裝置中進(jìn)行，取好氧反應(yīng)出水300 mL 于500 mL 錐形瓶中，加入5 g Ce-AC，進(jìn)氣臭氧濃度為90 mg·L?1，臭氧流量為1 L·min?1[12]，在恒定溫度30 ℃條件下反應(yīng)3 h.

1.3.4 高通量測序

獲取活性污泥、耐鹽菌和活性污泥+耐鹽菌體系穩(wěn)定運行的生物樣樣品，儲存在?80 ℃環(huán)境下的0.9%生理鹽水中，分別標(biāo)記為：A1、A2、A3、B1、B2和B3，利用MobioPowerSoil? DNA Isolation Kit 提取固定化菌液總基因組DNA 后采用MiSeq 平臺對16S rDNA 基因高變區(qū)序列進(jìn)行測序以進(jìn)行生物多樣性分析，考察不同體系對系統(tǒng)中微生物群落結(jié)構(gòu)的影響.為了確保每個擴增子的長度大于550 bp，使用引物338F（ACTCCTACGGGAGGCAGCAG）和806R（GGACTACHVGGGTWTCTAAT）擴增16S rRNA V3/V4 區(qū)域.采用Trimmomatic 和FLAH 獲得清晰的讀取，并使用uparse 方法在usearch 平臺上根據(jù)97%的相似閾值將序列劃分為多個組.

2 結(jié)果與討論（Results and discussion）

2.1 厭氧體系對污染物去除效果的影響

厭氧條件下，如圖2（a,b），厭氧耐鹽菌、厭氧活性污泥和厭氧耐鹽菌+厭氧活性污泥3 個體系的TOC 和COD 去除效果無明顯差別.3 個體系出水穩(wěn)定后，如圖2（c）所示，有機氮含量分別為37.7、33.2、2.7 mg·L?1，厭氧耐鹽菌+厭氧活性污泥有機氮的轉(zhuǎn)化率最高為97%，較單獨厭氧活性污泥和耐鹽菌體系有機氮的轉(zhuǎn)化率分別提高了42%和37%，從圖2（d）中可以看出，3 個體系的NH4+-N 濃度均出現(xiàn)上升趨勢，出水NH4+-N 濃度分別提高了62%、160%和193%，可能是厭氧氨氧化細(xì)菌的氨化作用，將有機氮轉(zhuǎn)化為NH4+-N[13]；鹽度會對體系的氨氧化效率產(chǎn)生影響[14]，而厭氧耐鹽菌體系+厭氧活性污泥體系對有機氮的轉(zhuǎn)化效果最好，可能是在厭氧環(huán)境中，厭氧耐鹽菌強化厭氧活性污泥體系，提高體系微生物耐鹽耐毒性，使體系中厭氧微生物增多，氨化細(xì)菌對有機氮實現(xiàn)氨化作用，將其轉(zhuǎn)化為NH4+-N[15].

圖2 厭氧實驗結(jié)果a.TOC;b.COD;c.有機氮;d.NH4+-N;e.TN;f.NO3?-NFig.2 Anaerobic resultsa.TOC;b.COD;c.organic nitrogen;d.NH4+-N;e.TN;f.NO3?-N

如圖2（e,f）所示，厭氧耐鹽菌體系、厭氧耐鹽菌體系+厭氧活性污泥體系的TN 去除率無顯著差別，TN 的去除主要是由于厭氧過程中的反硝化作用去除NO3?-N 使得出水TN 降低.

2.2 好氧體系對污染物去除效果的影響

對厭氧出水進(jìn)行好氧處理.如圖3（a,b）所示，好氧耐鹽菌、好氧活性污泥和好氧耐鹽菌+好氧活性污泥3 個體系對TOC 和COD 的去除效率無明顯差別，均為37%左右.根據(jù)圖3（c,d,e）所示，3 個體系的NH4+-N 去除率分別為88%、92%、97%，姜海鳳等[10]研究表明，當(dāng)進(jìn)水鹽度從1%增加至5%，其NH4+-N 的去除率由90%降至45%以下，將蠟狀芽孢桿菌耐鹽菌引入活性污泥中，強化體系對鹽度的耐受性，當(dāng)鹽度為5%，其NH4+-N 的去除率高于70%，這一結(jié)果說明蠟狀芽孢桿菌生物強化能顯著提高體系的耐鹽特性和污染物去除效果；NO3?-N 最大去除率分別為-169%、49%、61%；好氧耐鹽菌+好氧活性污泥體系對TN 去除率最高為85%，較單獨好氧活性污泥和耐鹽菌體系TN 去除率分別分別提升了37%和77%.其中好氧耐鹽菌+好氧活性污泥體系對NH4+-N、NO3?-N、TN 的去除效果明顯高于另外兩個體系，出水濃度分別為1.4 mg·L?1、5.6 mg·L?1、9.4 mg·L?1.本研究將好氧耐鹽菌加入活性污泥體系中，能夠顯著提高NH4+-N、TN 的去除效果，推測好氧耐鹽菌強化活性污泥體系，提高其體系中耐鹽硝化、反硝化菌的豐度，在高鹽條件下對系統(tǒng)脫氮發(fā)揮關(guān)鍵作用，從而顯著提高脫氮效果.

圖3 好氧實驗結(jié)果a.TOC;b.COD;c.NH4+-N;d.TN;e NO3?-NFig.3 Aerobic test results

2.3 臭氧催化氧化結(jié)果

滲濾液濃縮液經(jīng)過厭氧/好氧處理后，出水NH4+-N、TN 均滿足我國制定的《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889—2008）中表2 規(guī)定水污染物排放濃度限值，但COD 依然無法達(dá)到排放要求，因此，對好氧活性污泥+好氧耐鹽菌體系的出水進(jìn)行催化臭氧氧化實驗，臭氧在催化劑的作用下，產(chǎn)生氧化還原電位更高的羥基自由基（·OH），實現(xiàn)COD 和TN 的同步去除.在這一過程中，難降解有機物結(jié)構(gòu)被破壞，有機氮被分解，并對氮素有一定吹脫，實現(xiàn)總氮的去除.如表3 所示，經(jīng)過耐鹽菌生物強化耦合催化臭氧氧化處理滲濾液RO 濃縮液，其出水COD、NH4+-N、TN 均低于排放濃度限值.

本研究所用益氣固本膠囊用于哮喘病緩解期的治療，具有益氣養(yǎng)陰、補肺脾腎的功效。諸藥合用達(dá)到補肺助其宣降以清痰窠，健脾助其運化以絕痰源，補腎壯其元氣以充肺根，從而除伏痰，鏟夙根，臨床運用多年，有鞏固療效、降低哮喘復(fù)發(fā)率的作用[12-14]。本研究旨在研究益氣固本膠囊是否有可能通過調(diào)節(jié)免疫失衡而發(fā)揮治療哮喘的作用，觀察不同劑量益氣固本膠囊對哮喘小鼠CD4+CD25+Foxp3+Treg細(xì)胞數(shù)量及IL-33、TNF-α表達(dá)水平的影響，豐富其治療哮喘的理論依據(jù)。

表3 臭氧催化氧化結(jié)果與排放標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Ozone catalytic oxidation results and emission standards

2.4 廢水處理前后有機物GC-MS 分析

由表4 可知原水中含有苯、碳碳雙鍵、碳氧雙鍵等不飽和結(jié)構(gòu)的化合物，其余多為烷烴類物質(zhì)，這些化學(xué)結(jié)構(gòu)的有機污染物屬于難生物降解的物質(zhì)，其中一些有毒有害物質(zhì)會對微生物產(chǎn)生毒害作用，導(dǎo)致滲濾液RO 濃縮液難生物降解[16].RO 濃液經(jīng)厭氧、好氧處理后，廢水中的直鏈長烷烴有所減少，好氧出水經(jīng)催化臭氧氧化后，由于直鏈長烷烴的不完全氧化，分子量較大，難進(jìn)一步降解，長鏈烷烴被氧化為醇類、酮類等物質(zhì)，水中的一些不飽和鍵斷裂，以及一些含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的化合物被轉(zhuǎn)化為苯的同系物，說明廢水中的有些物質(zhì)只能被轉(zhuǎn)化，不能被徹底降解[17]；催化臭氧氧化對難降解的大分子物質(zhì)斷裂成小分子化合物，可以提高對有機物的處理效果，從而達(dá)到對有機物的降解作用.

表4 有機物GC-MS 結(jié)果分析Table 4 Analysis of organic GC-MS results

2.5 厭氧/好氧體系對系統(tǒng)微生物群落結(jié)構(gòu)的影響

2.5.1 微生物群落分析

多樣性指數(shù)分析系統(tǒng)中生物群落均勻度和豐富度的多樣性特征，微生物α 多樣性結(jié)果如表5 所示，其中A1、A2、A3、B1、B2、B3分別代表厭氧污泥體系、厭氧耐鹽菌體系、厭氧活性污泥+厭氧耐鹽菌體系、好氧污泥體系、好氧耐鹽菌體系、好氧活性污泥+好氧耐鹽菌體系.6 個樣品的覆蓋率均在99.7%以上，表明所獲得的序列可以覆蓋大部分微生物，Shannon 指數(shù)和Simpson 指數(shù)結(jié)果表明，在厭氧污泥體系中，微生物種類相對較少，說明厭氧耐鹽菌的加入可以提高體系微生物多樣性；好氧污泥+好氧耐鹽菌體系微生物種類相對較高.Ace 和Chao 指數(shù)表明，厭氧活性污泥+厭氧耐鹽菌和好氧污泥+好氧耐鹽菌體系微生物的豐富度和多樣性較高，與污染物的去除規(guī)律相一致.

表5 多樣性指數(shù)表Table 5 Diversity index table

圖4 分別為厭氧和好氧條件下，各體系中的微生物多樣性結(jié)果，如圖4（b、e）所示，隨著測序深度增加，稀釋曲線趨于平坦，表明可以準(zhǔn)確地描述各體系的物種多樣性.Venn 圖結(jié)果表明各個體系中共有和獨有的OTUs 分布.圖4（c）的結(jié)果表明，厭氧體系中觀察到的OTUs 為581 個，其中，14.28%為各個體系中均存在的，而37.86%的OTUs 是特定體系所獨有的.圖4（f）的結(jié)果表明，好氧系統(tǒng)中共檢測到的OTUs 為631 個，各個體系中均存在的占27.73%，不同體系中獨有的占比為33.91%.

圖4 厭氧微生物多樣性（a）α 多樣性估計，（b）稀釋曲線，（c）Veen 圖；好氧微生物多樣性（d）α 多樣性估計，（e）稀釋曲線，（f）Veen 圖Fig.4 Anaerobic microbial diversities（a）Alpha diversity estimators，（b）Rarefaction curves，（c）Venn diagram；Aerobic microbial diversities（d）Alpha diversity estimators，（e）Rarefaction curves，（f）Venn diagram.

2.5.2 厭氧/好氧體系微生物群落分析

如圖5（a）所示，厭氧活性污泥+厭氧耐鹽菌體系優(yōu)勢菌門中，Desulfobacterota（12.45%）包含大量反硝化脫硫菌，部分菌屬還具有耐鹽特性[18?20]；Campilobacterota（14.28%）含有大量氨化細(xì)菌以實現(xiàn)有機氮的轉(zhuǎn)化[21]，Desulfobacterota、Campilobacterota為高鹽條件下有機氮轉(zhuǎn)化發(fā)揮關(guān)鍵作用.如圖5（d）所示，好氧活性污泥+好氧耐鹽菌體系優(yōu)勢菌門中，Proteobacteria（27.77%）是反硝化細(xì)菌中種類中最多的一類[22]，Deinococcota（25.32%）、Actinobacteriota（5.34%）中包含大量具有耐鹽能力的異養(yǎng)硝化細(xì)菌[23]，可以維持體系的高效脫氮.

圖5 不同厭氧/好氧體系下微生物群落組成分析（厭氧體系: a 門;b 綱;c 屬;好氧體系: d 門;e 綱;f 屬）Fig.5 The composition of the microbiome under different anaerobic/ aerobic systems Bar diagram（anaerobic: a Phylum;b Class;c Genus;aerobic: d Phylum;e Class;f Genus）

由圖5（c）可見，厭氧耐鹽菌強化厭氧活性污泥體系后優(yōu)勢菌屬豐度增加，F(xiàn)lavobacterium（黃桿菌屬）、Desulfovibrio（脫硫弧菌屬）相對豐度上升，其相對豐度分別為1.78%和5.77%，其中，F(xiàn)lavobacterium是環(huán)境中的主導(dǎo)蛋白水解細(xì)菌，可以有效降解環(huán)境中的有機氮，同時，也具有一定的耐鹽特性[27?28].結(jié)合各體系對污染物的去除效果，推測Flavobacterium是高鹽條件下有機氮轉(zhuǎn)化過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用的菌屬.如圖5（f）所示，好氧活性污泥+好氧耐鹽菌體系中Paracoccus（副球菌屬）、Truepera（特呂珀菌屬）的相對豐度較另外兩個體系均有所上升，其相對豐度分別為7.27%和25.32%，且均有耐鹽的特性，其中Paracoccus為異養(yǎng)硝化-好氧反硝化菌[29]，Truepera是好氧異養(yǎng)菌，能耐受極端環(huán)境[30]，隨著好氧耐鹽菌加入好氧活性污泥體系中，系統(tǒng)優(yōu)勢菌屬發(fā)生顯著變化，與系統(tǒng)污染物去除規(guī)律相一致，推測Truepera、Paracoccus是高鹽條件下高效脫氮的主要菌屬.

2.5.3 厭氧/好氧體系功能菌屬及功能基因預(yù)測

根據(jù)京都基因和基因組百科全書（KEGG）數(shù)據(jù)庫（http://www.genome.jp/kegg/），采用PICRUST2 對6 組體系中氮的遷移進(jìn)行了研究.如圖6 所示，有4 種與硝化相關(guān)功能基因：羥胺脫氫酶和氨單加氧酶，11 種反硝化相關(guān)功能基因，包括硝酸還原酶、一氧化氮還原酶、亞硝酸鹽還原酶和一氧化二氮還原酶有關(guān)的基因.

圖6 厭氧/好氧條件下各體系功能基因預(yù)測（a.厭氧體系功能菌屬;b.厭氧體系功能基因;c.好氧體系功能菌屬;d.好氧體系功能基因）Fig.6 Functional gene prediction of each system under anaerobic/ aerobic conditions（a.anaerobic conditions functional genus;b.anaerobic conditions functional gene;c.aerobic conditions functional genus;d.aerobic conditions functional gene）

氨化過程最終由微生物功能基因控制，蛋白酶在氨化過程中起重要作用，蛋白酶基因包括apr、npr等基因.由圖6（b）可知，厭氧耐鹽菌體系中的apr基因（0.0181%）相對豐度最高，而apr存在于Pseudomonas中；Flavobacterium是許多土壤中的主導(dǎo)蛋白水解細(xì)菌，可以分泌中性金屬蛋白酶[31]，而厭氧活性污泥+厭氧耐鹽菌體系中npr基因（0.0082%）的相對豐度最高，也在基因水平上進(jìn)一步證明Flavobacterium是有機氮降解的關(guān)鍵菌屬，因此，推測npr基因表達(dá)更有利于高鹽條件下有機氮的降解.

如圖6（c）所示，Truepera、Paracoccus為好氧體系中的優(yōu)勢菌屬，其在不同體系下的相對豐度變化情況與污染物去除效果保持一致.氨單加氧酶是氨氮氧化成亞硝酸鹽的硝化作用中限制性步驟的關(guān)鍵酶，由amoA，amoB和amoC編碼的3 個亞基組成，有研究發(fā)現(xiàn)，自養(yǎng)硝化菌中存在amoA基因[32]，編碼羥胺氧化酶的編碼基因hao是硝化過程中關(guān)鍵基因，能將羥胺氧化成亞硝酸鹽[33].如圖6（d）所示，好氧活性污泥+好氧耐鹽菌體系中amo、hao基因，硝酸鹽還原基因napA、napB、nasA、narG、narF、narI的相對豐度均高于另外兩個體系，其相對總豐度分別為0.0023%和0.0476%，硝酸鹽還原酶可將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽[34]；好氧耐鹽菌強化活性污泥體系后，其亞硝酸鹽還原基因nirS、nirA、nirD相對豐度均有顯著上升，相對豐度為0.0357%，亞硝酸鹽還原酶也是反硝化過程的關(guān)鍵酶，將亞硝態(tài)氮還原轉(zhuǎn)化為NO[35].綜上所述，好氧耐鹽菌強化活性污泥體系后各基因的相對豐度都有明顯的優(yōu)勢，脫氮效率顯著提高.

3 結(jié)論（Conclusion）

（1）厭氧耐鹽菌+厭氧活性污泥體系對有機氮轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到97%，好氧耐鹽菌+好氧活性污泥體系出水NH4+-N、TN 濃度分別為1.4 mg·L?1、9.4 mg·L?1，好氧出水經(jīng)臭氧催化氧化后，最終出水COD 濃度為56 mg·L?1，均滿足《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889—2008）中表2 規(guī)定水污染物排放濃度限值.GC-MS 結(jié)果可以進(jìn)一步得出，臭氧催化氧化可以提高對有機物的處理效果，降低出水有機物的濃度.

（2）微生物群落分析表明，厭氧條件下，F(xiàn)lavobacterium是反應(yīng)體系在高鹽條件下有機氮轉(zhuǎn)化過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用的菌屬；好氧條件下，Truepera、Paracoccus是高鹽條件下維持較高的氨氮、總氮去除效果的主要菌屬.

（3）厭氧體系中，耐鹽菌的強化提高了npr基因的相對豐度，推測該基因表達(dá)更有利于高鹽條件下有機氮的降解；好氧體系中，耐鹽菌強化后，硝化（amo、hao）與反硝化基因（nap、nar、nir、nor）的相對豐度較其他兩個體系均有明顯上升，更有利于維持NH4+-N、TN 的高效去除效果.