微生物组稳定性和去除弹性的空间组织在一个全规模的插头流PN/A系统中

科学领域:

• 环境微生物学环境微生物学
• 废水处理工程 废水处理工程
• 生物地质化学循环过程

背景情况:

• 部分化/亚纳摩克斯 (PN/A) 是一种节能的去除工艺,对于废水处理至关重要.
• 了解全面PN/A系统中稳定性和弹性的生态驱动因素至关重要,但其特征仍然不佳.
• 空间异质性和微生物社区动态影响系统性能,特别是在操作干扰下.

研究的目的:

• 在溶化氧 (DO) 冲击后的全尺寸插头流PN/A系统中研究空间异质性和恢复模式.
• 描述影响PN/A系统稳定性和弹性的生态驱动因素,包括微生物社区结构和功能.
• 确定可测量的生态指标,以加强在动态通风条件下的PN/A操作.

主要方法:

• 综合性13个月的绩效监测与多omics (metagenomics和metatranscriptomics) 分析.
• 在微生物群落和反应堆沿线的循环基因表达的特征空间变化.
• 在经受控制的溶氧冲击事件后,评估系统恢复和微生物社区的变化.

主要成果:

• 稳定的PN/A运行实现了84.5%的总去除,上游区域的贡献很大 (61.3%).
• 一个DO冲击暂时降低了去除率,虽然功能恢复了,但微生物结构和细菌基因副本并没有完全恢复,这表明脱.
• 更高的细菌多样性和功能冗余与更快的恢复相关,以及上游微生物群稳定性最好地代表了整体系统的弹性.

结论:

• 上游微生物群稳定性和功能冗余性是PN/A系统弹性的关键指标.
• 更快的恢复与更大的微生物多样性和跨区域的循环功能冗余有关.
• 建议采用以上游为重点的控制策略,以提高PN/A系统对动态通风干扰的弹性.