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题名季节变化对接触氧化除铁锰系统微生物的影响
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作者
李斌
吕育锋
魏亮
孙毅
贾志军
聂鑫
冯婷娟
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机构
中国水利水电科学研究院
河北省水资源研究与水利技术试验推广中心
辽宁省水利事务服务中心
中国建设银行宜春市支行
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出处
《中国农村水利水电》
北大核心
2025年第10期23-32,共10页
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基金
国家重点研发计划课题项目(2018YFC0408102)。
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文摘
农村地下水铁锰超标严重威胁饮用水安全,传统生物滤池工艺难以应对季节性波动,微生物群落分布及协同机制的季节性变化尚不明确,制约着接触氧化工艺的优化。选定辽宁西南部某农村给水厂(A水厂)为研究对象,对其除铁锰性能及各单元中微生物群落变化进行季节性分析。对比水厂处理效能,铁离子去除率春、秋季节为75%左右,夏、冬在83%左右,整体随季节性波动较小;春、夏、秋季的锰去除效果相差不大,去除率维持在94%以上,冬季的去除率降至56%;分析不同季节滤料形貌变化及锰氧化物价态变化,结果表明冬季锰砂表面褶皱减少导致吸附位点变少,锰砂表面锰氧化菌吸附量降低,且冬季Mn(Ⅲ)和Mn(Ⅳ)含量明显降低,导致氧化能力减弱,进而影响冬季的除锰效率;高通量测序对A水厂各单元出水中微生物群落的时空变化分析结果表明,冬季与其他季节的水样中微生物群落在纲、属水平上存在显著差异,冬季Alphaproteobacteria在纲水平上相对丰度占比最高,优势菌属为Sphingomonas;采用Spearman秩相关法探究优势菌属(前50)与水化学参数的关联性,结果显示,优势菌属Gallionella和Moranbacteria与铁锰正相关,而Saccharimonadales和Sphingomonas与铁锰负相关。冬季,Rhodoferax等低丰度菌属与铁锰显著正相关。分析冬季微生物组间的相互作用关系,Gallionella、Moranbacteria、Rhodoferax等菌属通过直接氧化、有机物分解、硫酸盐还原和硫代谢等代谢途径来协同参与铁锰的去除。在冬季,锰砂表面褶皱的减少导致吸附位点不足,同时Mn(Ⅲ)/Mn(Ⅳ)价态转化受阻,协同作用菌群丰度降低,是锰去除效率下降的主因。文章系统解析接触氧化工艺中微生物群落的季节性动态及其对铁锰去除的影响机制,通过研究揭示微生物群落动态变化规律及功能菌间相互作用,为接触氧化工艺改进、铁锰高效去除提供理论依据与技术支撑。
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关键词
接触氧化
除铁锰
季节性
群落结构
菌间作用
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Keywords
contact oxidation
iron and manganese removal
seasonality
microbial community structure
interbacterial interaction
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分类号
TV674
[水利工程—水利水电工程]
TU991.2
[建筑科学—市政工程]
X523
[环境科学与工程—环境工程]
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