3DBER-S-Fe深度脫氮除磷效果

郝瑞霞， 徐忠強(qiáng),2， 周彥卿， 范軍輝

(1.北京工業(yè)大學(xué)水質(zhì)科學(xué)與水環(huán)境恢復(fù)工程北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100124；2.云南開(kāi)發(fā)規(guī)劃設(shè)計(jì)院， 昆明 650217)

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3DBER-S-Fe深度脫氮除磷效果

郝瑞霞1， 徐忠強(qiáng)1,2， 周彥卿1， 范軍輝1

(1.北京工業(yè)大學(xué)水質(zhì)科學(xué)與水環(huán)境恢復(fù)工程北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100124；2.云南開(kāi)發(fā)規(guī)劃設(shè)計(jì)院， 昆明 650217)

為強(qiáng)化三維電極生物膜(3DBER)工藝深度脫氮除磷性能，提高污水廠尾水質(zhì)量，將硫磺和海綿鐵作為混合填料，構(gòu)建硫鐵復(fù)合填料三維電極生物膜(3DBER-S-Fe)脫氮除磷工藝；在不同ρ(C)/ρ(N)、I和水力停留時(shí)間(HRT)運(yùn)行條件下，探究工藝深度脫氮除磷效果. 分別從反應(yīng)器填料和陰極上取生物膜，通過(guò)Miseq高通量測(cè)序，構(gòu)建細(xì)菌16S rRNA基因克隆文庫(kù). 結(jié)果表明：在運(yùn)行條件為ρ(C)/ρ(N)=2、I=150 mA和HRT=4 h時(shí)，3DBER-S-Fe對(duì)總氮和總磷的去除率分別可達(dá)85.59%和97.43%；適當(dāng)增加ρ(C)/ρ(N)、I和HRT均能不同程度提高系統(tǒng)脫氮除磷效率. 在填料和陰極上豐度最大的均為具有硫自養(yǎng)反硝化功能的Thiobacillus，分別占40.62%和44.75%；具有氫自養(yǎng)反硝化功能的Rhodocyclaceae在陰極的分布明顯多于填料. 因此，3DBER-S-Fe具有較高的脫氮性能主要是硫自養(yǎng)反硝化和氫自養(yǎng)反硝化共同作用的結(jié)果，且氫自養(yǎng)反硝化過(guò)程主要發(fā)生在陰極.

3DBER-S-Fe；水力停留時(shí)間(HRT)；深度脫氮除磷；16S rRNA克隆文庫(kù)

受目前脫氮除磷技術(shù)水平的限制，污水廠生物處理尾水中仍含有較高濃度的氮、磷等植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，對(duì)水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成嚴(yán)重威脅[1]. 然而，城市污水廠尾水中碳源不足，碳氮比(ρ(C)/ρ(N))普遍低于生物反硝化所需的理論值2.86[2]. 因此，研究污水廠尾水中氮、磷的深度去除原理，開(kāi)發(fā)高效經(jīng)濟(jì)的同步脫氮除磷新工藝，已成為當(dāng)前污水資源化領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問(wèn)題.

三維電極生物膜(three-dimensional biofilm-electrode reactor, 3DBER)是在傳統(tǒng)二維電極生物膜法基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種深度脫氮技術(shù). 該系統(tǒng)中同時(shí)存在異養(yǎng)反硝化和自養(yǎng)反硝化2種生物脫氮過(guò)程；其中，異養(yǎng)微生物可利用有機(jī)碳源進(jìn)行異養(yǎng)反硝化脫氮，自養(yǎng)微生物可利用陰極電解產(chǎn)生的H2進(jìn)行自養(yǎng)反硝化脫氮，利用碳陽(yáng)極電解產(chǎn)生的CO2作為無(wú)機(jī)碳源進(jìn)行新陳代謝[3-4]. 該工藝可明顯減少有機(jī)碳源的添加，適合低ρ(C)/ρ(N)二級(jí)出水的特點(diǎn). 然而，傳統(tǒng)3DBER仍然存在水力停留時(shí)間(hydraulic retention dime，HRT)長(zhǎng)、去除效率低和不能同步除磷的缺點(diǎn)[5].

硫自養(yǎng)反硝化過(guò)程是硫自養(yǎng)反硝化菌利用無(wú)機(jī)碳作為碳源合成細(xì)胞，以單質(zhì)硫或硫化物作為硝氮還原的電子供體，該反硝化過(guò)程中無(wú)需額外添加有機(jī)碳源，但該過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量H+，導(dǎo)致出水呈酸性[6].

海綿鐵具有物理吸附性能好、電化學(xué)富集能力強(qiáng)以及水解產(chǎn)物絮凝沉降性能優(yōu)的特點(diǎn)[7]. 研究結(jié)果表明[4,8-9]：微電流刺激和微生物的作用均能夠促進(jìn)海綿鐵的腐蝕；海綿鐵腐蝕過(guò)程中產(chǎn)生的H2能夠促進(jìn)氫自養(yǎng)反硝化過(guò)程；海綿鐵腐蝕過(guò)程中產(chǎn)生的鐵離子以及它們的水化物，在沉淀、絮凝、吸附和卷掃等作用下，可以使出水中氮、磷的質(zhì)量濃度有效降低，但海綿鐵腐蝕過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量OH-，導(dǎo)致出水呈堿性.

本研究將硫磺和海綿鐵作為混合填料應(yīng)用于3DBER，構(gòu)建3DBER-S-Fe復(fù)合反硝化脫氮除磷工藝，在增強(qiáng)系統(tǒng)自養(yǎng)反硝化功能的同時(shí)，能夠使系統(tǒng)具備除磷功能，并能有效緩沖系統(tǒng)pH值，為優(yōu)勢(shì)菌屬的生長(zhǎng)提供適宜的中性環(huán)境. 通過(guò)Miseq高通量測(cè)序，構(gòu)建細(xì)菌16S rRNA基因克隆文庫(kù)，從微觀層面分析微生物種群結(jié)構(gòu)及工藝深度脫氮除磷機(jī)理，為提高再生水品質(zhì)提供技術(shù)參考和理論依據(jù).

1 試驗(yàn)裝置與方法

1.1 試驗(yàn)裝置

本試驗(yàn)反應(yīng)器采用的是內(nèi)徑25 cm、高度0.6 m、有效容積8 L的生物反硝化脫氮濾柱. 反應(yīng)器以雙層泡沫鎳作為陰極，以石墨棒作為陽(yáng)極；陰陽(yáng)極板間距約10 cm，其間填充粒徑均為5～8 mm的硫磺、海綿鐵和活性炭顆粒(體積比為1∶1∶6)構(gòu)成3DBER-S-Fe. 試驗(yàn)裝置見(jiàn)圖1.

1.2 試驗(yàn)水質(zhì)及分析儀器

表1 儀器一覽表

1.3 試驗(yàn)方法

按照接種、掛膜和馴化的順序啟動(dòng)反應(yīng)器，采用微電流培養(yǎng)馴化方式，具體參考李素梅等[10]提供的反應(yīng)器啟動(dòng)方法. 待出水各項(xiàng)指標(biāo)趨于穩(wěn)定后，即認(rèn)為完成掛膜和馴化.

2 結(jié)果與分析

2.1 ρ(C)/ρ(N)的影響

氫自養(yǎng)反硝化、硫自養(yǎng)反硝化和異養(yǎng)反硝化的共同作用決定了系統(tǒng)的脫氮效率和pH值的波動(dòng)情況[2]，而pH值又是化學(xué)法除磷的重要影響因子[11]. 因此，ρ(C)/ρ(N)對(duì)系統(tǒng)脫氮除磷效果有著顯著影響.

2.1.1ρ(C)/ρ(N)對(duì)3DBER-S-Fe脫氮效果的影響

分析其原因，在碳源為零時(shí)，硫鐵填料的引入和電流的作用使3DBER-S-Fe系統(tǒng)中具備了一定的硫自養(yǎng)反硝化和氫自養(yǎng)反硝化能力，有效彌補(bǔ)了異養(yǎng)反硝化電子供體不足的劣勢(shì)，使系統(tǒng)在低碳氮比條件下已達(dá)一定的脫氮效率. Sun等[12]研究發(fā)現(xiàn)，在反硝化過(guò)程中，當(dāng)有機(jī)碳源和硫單質(zhì)同時(shí)存在時(shí)，系統(tǒng)首先利用有機(jī)碳源，在碳源匱乏時(shí)才利用硫單質(zhì)等電子供體進(jìn)行自養(yǎng)反硝化. 隨著ρ(C)/ρ(N)不斷增大，系統(tǒng)中有機(jī)碳源相對(duì)充足，異養(yǎng)反硝化也獲得了更加充足的電子供體，因此，反應(yīng)器的脫氮效率也隨之呈現(xiàn)出逐漸升高的趨勢(shì).

2.1.2ρ(C)/ρ(N)對(duì)3DBER-S-Fe除磷效果的影響

不同ρ(C)/ρ(N)條件下，3DBER-S-Fe反應(yīng)器TP去除率波動(dòng)情況見(jiàn)圖3.

由圖3可知，在進(jìn)水TP質(zhì)量濃度為1.62 mg/L條件下，隨著ρ(C)/ρ(N)的增大，3DBER-S-Fe對(duì)TP去除率呈現(xiàn)出逐漸上升趨勢(shì). 其中，在ρ(C)/ρ(N)=0時(shí)，反應(yīng)器對(duì)TP的去除率已達(dá)86.38%；當(dāng)ρ(C)/ρ(N)=3時(shí)，反應(yīng)器對(duì)TP的去除效率達(dá)到最大，為98.18%. 說(shuō)明3DBER-S-Fe在低碳氮比條件下已達(dá)很高的除磷效率，ρ(C)/ρ(N)的增加能夠進(jìn)一步促進(jìn)工藝除磷效率的提高.

分析其原因，磷的去除方法主要包括生物除磷法和化學(xué)沉淀法兩大類，而在本研究的反硝化系統(tǒng)中，生物法除磷主要是反硝化聚磷菌的作用[13]. 在碳源為零時(shí)，海綿鐵在電流刺激下腐蝕產(chǎn)生的Fe2+及進(jìn)一步氧化生成的Fe3+和磷酸根結(jié)合生成磷酸鐵或磷酸亞鐵沉淀而將系統(tǒng)中TP去除. 隨著pH值增大，化學(xué)除磷效率升高[11]；本試驗(yàn)中異養(yǎng)反硝化所占比重隨著ρ(C)/ρ(N)的增大逐漸增大，故系統(tǒng)pH值也不斷增大. 有研究表明[11]，在反硝化系統(tǒng)厭氧區(qū)投加有機(jī)碳源能明顯提高聚磷菌除磷功能. 故隨著ρ(C)/ρ(N)不斷增大，3DBER-S-Fe系統(tǒng)的化學(xué)除磷和生物除磷功能均得到不同程度的促進(jìn)，因此，反應(yīng)器除磷效率也隨著ρ(C)/ρ(N)增大呈現(xiàn)出逐漸升高的趨勢(shì).

2.2 電流的影響

2.2.1 電流對(duì)3DBER-S-Fe脫氮效果的影響

分析其原因，在低碳氮比、低電流條件下，硫磺和海綿鐵的加入有效彌補(bǔ)了異養(yǎng)反硝化和氫自養(yǎng)反硝化不足的劣勢(shì)，故3DBER-S-Fe在零電流條件下能呈現(xiàn)較高的脫氮效率. 電流的增大進(jìn)一步促進(jìn)了氫自養(yǎng)反硝化，且微電流作用還能夠促進(jìn)海綿鐵的腐蝕并有效刺激脫氮微生物的活性. 故當(dāng)電流為150 mA時(shí)，3DBER-S-Fe對(duì)硝氮去除率可達(dá)99%. 而當(dāng)電流高于最佳電流時(shí)，系統(tǒng)中會(huì)產(chǎn)生過(guò)量的H2，對(duì)反硝化產(chǎn)生抑制作用，即所謂的氫抑制效應(yīng)，使反應(yīng)器脫氮效率呈現(xiàn)下降趨勢(shì).

2.2.2 電流對(duì)3DBER-S-Fe除磷效果的影響

不同電流條件下，3DBER-S-Fe反應(yīng)器TP去除率波動(dòng)情況見(jiàn)圖5.

由圖5可知，隨著電流的增加，3DBER-S-Fe對(duì)TP去除率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì). 當(dāng)電流I=0 mA時(shí)，反應(yīng)器對(duì)TP的去除率已達(dá)94.59%；當(dāng)電流上升到150 mA時(shí)，反應(yīng)器對(duì)TP的去除效率達(dá)到最大，為97.43%；隨著電流繼續(xù)增加到200 mA時(shí)，反應(yīng)器除磷效率反而出現(xiàn)下降趨勢(shì). 說(shuō)明3DBER-S-Fe在低電流下已經(jīng)達(dá)到很高的除磷效率，電流的增加能夠進(jìn)一步增強(qiáng)反應(yīng)器的除磷性能，過(guò)大的電流對(duì)系統(tǒng)TP去除效果也有一定程度的抑制作用.

分析其原因，在低電流條件下，硫磺為硫自養(yǎng)反硝化提供了有效的電子供體，系統(tǒng)中硫自養(yǎng)反硝化占據(jù)很大比重. 硫自養(yǎng)反硝化過(guò)程中產(chǎn)生的H+能夠促進(jìn)海綿鐵的腐蝕，使系統(tǒng)發(fā)生化學(xué)除磷過(guò)程，再加上系統(tǒng)中反硝化聚磷菌的生物除磷過(guò)程，二者的共同作用使反應(yīng)器在零電流條件下，也呈現(xiàn)出較高的除磷效果. 電流的增大，在加快海綿鐵腐蝕的同時(shí)，還刺激了反硝化聚磷菌的活性，強(qiáng)化了系統(tǒng)的除磷效率. 故在電流達(dá)到150 mA時(shí)，3DBER-S-Fe取得最佳除磷效果. 當(dāng)電流過(guò)大時(shí)，硫自養(yǎng)反硝化菌和反硝化聚磷菌的活性均受到抑制，硫自養(yǎng)反硝化過(guò)程減弱使海綿鐵腐蝕受限，而且過(guò)大的電流易使海綿鐵發(fā)生鈍化現(xiàn)象[17]，使系統(tǒng)化學(xué)法和生物法對(duì)TP的去除作用均受到不同程度的抑制. 故當(dāng)電流超過(guò)最佳電流時(shí)，反應(yīng)器除磷效率出現(xiàn)下降趨勢(shì).

2.3 HRT的影響

HRT也是影響工藝脫氮除磷效果的重要因素之一，其大小在一定程度上反映生物處理反應(yīng)器的運(yùn)行效率. 從運(yùn)行成本角度考慮，一般希望處理工藝能夠在最短HRT內(nèi)達(dá)到理想的脫氮除磷效果.

2.3.1 HRT對(duì)3DBER-S-Fe脫氮效果的影響

2.3.2 HRT對(duì)3DBER-S-Fe除磷效果的影響

不同HRT條件下，3DBER-S-Fe反應(yīng)器 TP去除率波動(dòng)情況見(jiàn)圖7.

由圖7可知，隨著HRT的增加，3DBER-S-Fe除磷效率呈現(xiàn)出遞增趨勢(shì). 在HRT=2 h時(shí)，反應(yīng)器除磷效率已達(dá)83.81%；隨著HRT延長(zhǎng)到8 h，反應(yīng)器對(duì)TP去除率達(dá)到最大，為99.14%. 其中，在HRT=4 h時(shí)，TP去除率達(dá)97.43%，進(jìn)一步證實(shí)3DBER-S-Fe反應(yīng)器能夠在較短HRT內(nèi)取得較高的除磷效率.

2.4 3DBER-S-Fe系統(tǒng)中微生物菌群結(jié)構(gòu)分析

在ρ(C)/ρ(N)=2、I=150 mA、HRT=4 h運(yùn)行條件下，維持3DBER-S-Fe穩(wěn)定運(yùn)行1個(gè)月，然后分別從反應(yīng)器填料(第3極)和陰極上中間位置采集生物膜樣品，按照Ezup柱式基因組DNA抽提試劑盒說(shuō)明書提供的操作步驟提取DNA. 將提取出的2組DNA移交北京某生物公司進(jìn)行Miseq高通量測(cè)序，并構(gòu)建細(xì)菌16S rRNA基因克隆文庫(kù).

2.4.1 16S rRNA基因多樣性及克隆文庫(kù)覆蓋率

物種多樣性指數(shù)是指應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法求得表示物種的種類和個(gè)體數(shù)量的數(shù)值. 物種多樣性主要以α多樣性、β多樣性、γ多樣性3個(gè)空間尺度來(lái)測(cè)定. 其中，α多樣性主要關(guān)注局域均勻生境下的物種數(shù)目. 常用Shannon-Weiner指數(shù)(H)和Simpson指數(shù)(D)反映樣本中微生物α多樣性. 其中：Shannon-Wiener指數(shù)反映群落種類豐富度；Simpson指數(shù)反映每個(gè)種類分布的均勻度. 文庫(kù)的覆蓋率(C)表示克隆文庫(kù)中包含的微生物種類占樣品全部微生物種類的百分比，覆蓋率反映克隆文庫(kù)可代表樣品中微生物群落結(jié)構(gòu)的置信度[6,18-19].

Shannon-Wiener指數(shù)(H)計(jì)算公式為

(1)

Simpson指數(shù)(D)計(jì)算公式為

(2)

文庫(kù)覆蓋率(C)的計(jì)算公式為

(3)

式中：ni為第i個(gè)種的個(gè)體數(shù)目；n1為僅包含1個(gè)陽(yáng)性克隆子的OTU的數(shù)目；N為克隆文庫(kù)中所有種的個(gè)體總數(shù). 其中：H值越大，表明樣本中物種量越大；D值越大，表明物種種類分布越均勻；C值越大，說(shuō)明該克隆文庫(kù)可代表樣品中微生物群落結(jié)構(gòu)的置信度越高[6,20]. 本研究中填料和陰極的Shannon-Wiener指數(shù)(H)分別為3.592和3.522，Simpson指數(shù)(D)分別為0.061和0.083；覆蓋率(C)分別達(dá)99.85%和99.86%. 說(shuō)明本研究樣本中填料上分布的物種量較大，而陰極上物種種類分布較均勻，且該克隆文庫(kù)可代表樣品中微生物群落結(jié)構(gòu)的置信度比較高.

2.4.2 菌群結(jié)構(gòu)特征分析

將序列按照97%相似性對(duì)非重復(fù)序列聚類為一個(gè)操作分類單元(operational taxonomic units, OTU). 將每個(gè)OTU代表序列與Silva庫(kù)比對(duì)，進(jìn)行分類學(xué)分析，做樣本群落結(jié)構(gòu)分析圖(見(jiàn)圖8)，并將主要菌屬的功能及其豐度列于表2中.

表2 樣本中主要菌屬的功能及其豐度

由圖8和表2可知，在3DBER-S-Fe系統(tǒng)中，填料和陰極上群落豐度最大的均為Thiobacillus，分別占40.62%和44.75%.Thiobacillus為革蘭氏陰性菌，在厭氧條件下能以硫單質(zhì)或硫化物為電子供體進(jìn)行自養(yǎng)反硝化脫氮[21-23]. 由于系統(tǒng)中添加了一定比例的硫磺顆粒，故其填料和陰極上生長(zhǎng)了大量的Thiobacillus，從而使系統(tǒng)的硫自養(yǎng)反硝化能力得到增強(qiáng).

其次，在陰極上豐度最大的為Rhodocyclaceae，占13.59%，明顯大于其在填料上的豐度(5.04%). 以Thauera為代表的Rhodocyclaceae微生物多以苯酸鹽、乙酸鹽或乙醇等有機(jī)物或H2為電子供體進(jìn)行反硝化脫氮[5,24]，且反硝化聚磷菌也主要分布于Rhodocyclaceae中[25]. 在3DBER-S-Fe系統(tǒng)中，海綿鐵腐蝕和陰極電解是產(chǎn)生H2的2個(gè)主要來(lái)源，由于具有氫自養(yǎng)反硝化功能的Rhodocyclaceae在陰極的分布明顯多于填料上的，說(shuō)明系統(tǒng)中陰極電解產(chǎn)生的H2明顯多于海綿鐵腐蝕產(chǎn)生的H2. 可見(jiàn)，氫自養(yǎng)反硝化過(guò)程主要發(fā)生在陰極.

由表2還可以看出，填料和陰極上具有硫自養(yǎng)反硝化功能的細(xì)菌所占比例之和分別為59.76%和51.39%，具有氫自養(yǎng)反硝化功能的細(xì)菌所占比例之和分別為20.75%和21.53%，具有異養(yǎng)反硝化功能的細(xì)菌所占比例之和分別為8.29%和18.96%，說(shuō)明該系統(tǒng)中反硝化脫氮作用所占比重為：硫自養(yǎng)反硝化>氫自養(yǎng)反硝化>異養(yǎng)反硝化. 進(jìn)一步驗(yàn)證了3DBER-S-Fe系統(tǒng)在低碳氮比條件下取得如此高的脫氮效果主要是硫自養(yǎng)反硝化和氫自養(yǎng)反硝化共同作用的結(jié)果.

3 結(jié)論

1) 3DBER-S-Fe在ρ(C)/ρ(N)=0、I=0 mA、HRT=2 h的條件下，即可取得較高脫氮除磷效果；適當(dāng)ρ(C)/ρ(N)、I和HRT的增加均能夠不同程度促進(jìn)3DBER-S-Fe脫氮除磷效率的提高.

3) 通過(guò)16S rRNA基因多樣性分析發(fā)現(xiàn)，3DBER-S-Fe系統(tǒng)中，填料上分布的物種量較大，而陰極上物種種類分布較均勻，且該克隆文庫(kù)可代表樣品中微生物群落結(jié)構(gòu)的置信度在99.5%以上.

4) 在3DBER-S-Fe系統(tǒng)中，填料和陰極上群落豐度最大的均為具有硫自養(yǎng)反硝化功能的Thiobacillus，分別占40.62%和44.75%；具有氫自養(yǎng)反硝化功能的Rhodocyclaceae在陰極的分布明顯多于填料上的，說(shuō)明系統(tǒng)中陰極電解產(chǎn)生的H2明顯多于海綿鐵腐蝕產(chǎn)生的H2. 可見(jiàn)，3DBER-S-Fe呈現(xiàn)較高的脫氮性能主要是硫自養(yǎng)反硝化和氫自養(yǎng)反硝化共同作用的結(jié)果，且氫自養(yǎng)反硝化過(guò)程主要發(fā)生在陰極.

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(責(zé)任編輯 梁 潔)

Advanced Nitrogen and Phosphorus Removal of Three-dimensional Biofilm-electrode Reactor With Sulfur/Sponge Iron Mixed Fillers

HAO Ruixia1, XU Zhongqiang1,2, ZHOU Yanqing1, FAN Junhui1

(1.Beijing Key Laboratory of Water Quality Science and Water Environment Recovery Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China；2.Yunnan Development Programming Design Institute, Kunming 650217, China)

In order to strengthen the efficiency of the advanced nitrogen and phosphorus removal process of three-dimensional biofilm-electrode reactor(3DBER)and improve the quality of secondary effluent from wastewater treatment plant, a three-dimensional biofilm-electrode reactor with sulfur/sponge iron mixed fillers (3DBER-S-Fe) composite denitrification and phosphorus removal process was constructed using sulfur/sponge iron mixed fillers, studies were conducted under differentρ(C)/ρ(N)，Iand hydraulic retention time (HRT) conditions to explore the effects on the performance of advanced removal of nitrogen and phosphorus. Finally, biofilms were taken from the fillers and cathode to build the bacterial 16S rRNA gene clone library by adopting the high-throughput sequencing technologies. Results show that under the condition ofρ(C)/ρ(N)=2，I=150 mA and HRT=4 h， the total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) removal rate of 3DBER-S-Fe can reach to 85.59% and 97.43% respectively. Furthermore, the removal efficiency of nitrogen and phosphorus is strengthened by properly increasing anyone of the three conditions. The largest proportion isThiobacillusbacteria that can use elemental sulfur as its electron donor which separately accounts for 40.62% and 44.75% of the bacterial community on the fillers and cathode, and the proportion of Rhodocyclaceae bacteria which can use elemental hydrogen as its electron donor reaches more on the latter. Therefore, the result of high nitrogen removal efficiency of the 3DBER-S-Fe mainly depends on the interaction of hydrogen autotrophic denitrification and sulfur autotrophic denitrification, and the process of hydrogen autotrophic denitrification mainly occurrs on the cathode.

3DBER-S-Fe；hydraulic retention time (HRT)；advanced nitrogen and phosphorus removal; 16S rRNA gene clone library

2016- 01- 18

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51378028)

郝瑞霞(1960—)， 女， 教授， 主要從事污水處理及資源化利用方面的研究， E-mail: haoruixia@bjut.edu.cn

X 703

A

0254-0037(2016)12-1880-08

10.11936/bjutxb2016010045