潘國營 ，林鳳蓮 ，袁鋒 ，羅倩 ，高倩倩 ，李鍵 ，吳承禎，陳燦 *

1. 福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院，福建 福州 350002；2. 森林生態(tài)系統(tǒng)過程與經(jīng)營福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 福州 350002；3. 武夷學(xué)院，福建 南平 354300

水污染問題伴隨中國城市化進(jìn)程加速日益突出（Barletta et al.，2019），污水處理法也不斷改進(jìn)。2015年中國廢水排放總量為 7.353×1010t，僅城鎮(zhèn)生活污水排放量就達(dá)到 5.352×1010t（李國令等，2020），嚴(yán)重影響到飲用水安全和水體生態(tài)系統(tǒng)的平衡（吉立等，2017）。微生物技術(shù)的進(jìn)步為污水處理提供了廣闊的應(yīng)用前景（文武等，2007；丁健生等，2014；張瓊等，2019），它們被廣泛應(yīng)用于石化廢水（李靜等，2017）、生活廢水（伍海全等，2017）、工業(yè)廢水（葉春松等，2019）處理等方面?，F(xiàn)階段微生物處理污水技術(shù)主要有生物膜法（溫東輝等，2014）、氧化塘法、吸附法（劉冠軍，2018）、固定化微生物技術(shù)（張澤鈺等，2020）等。相比傳統(tǒng)方法，微生物處理技術(shù)有持續(xù)時(shí)間長、無二次污染、經(jīng)濟(jì)效益好和環(huán)境效應(yīng)佳等優(yōu)點(diǎn)，是綠色低能耗污水處理技術(shù)（彭軼等，2016；張慶云等，2017）。然而，上述技術(shù)或方法仍面臨占地面積大、局限于特定的污水水質(zhì)和污水類型等問題。因此，近年來眾學(xué)者在微生物基礎(chǔ)上積極探索凈化污水新方法，其中，根際微生物菌株分離和復(fù)合菌劑抽取應(yīng)用于不同類型污水處理技術(shù)已成為熱點(diǎn)之一。

微生物菌種的篩選和菌劑的構(gòu)建擁有污水處理能力的巨大潛力。篩選菌種方面，一些耐冷菌種對低溫（黃秋婷等，2020）污水凈化效果較好；菌劑的構(gòu)建方面，投加微生物菌劑的生物強(qiáng)化系統(tǒng)對城市污水中 COD等非金屬離子的去除率提高了31.82%—70.56%（張?zhí)m河等，2013）。微生物菌劑構(gòu)建的基礎(chǔ)是菌株分離，然而，當(dāng)前菌株分離多針對特定的污水、環(huán)境或單一菌株，且國內(nèi)微生物菌劑以仿制品或多種功能菌復(fù)配為主，多為游離態(tài)，穩(wěn)定性差，針對性弱，投入量大（唐偉等，2019）。污水中植物根際環(huán)境多變，細(xì)菌和真菌菌株與污水凈化之間關(guān)系復(fù)雜，直接應(yīng)用在污水處理中存在限制性。濕地植物根系中存在大量有一定去污能力的細(xì)菌和真菌（胡智勇等，2010），但去污效率、功能和穩(wěn)定性差異大，且相關(guān)研究較為缺乏（Yong et al.，2015），因此，如何篩選高效、功能多樣性且兼具穩(wěn)定性的菌株以應(yīng)對污水水質(zhì)、操作條件差異大的現(xiàn)象以及提高污水處理能力，加強(qiáng)生物強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)對環(huán)境變化具有重大意義。為分析高效菌株對污水的處理效果，本研究以武夷山市污水處理廠水樣為采樣點(diǎn)，采用人工配置模擬污水，通過液體培養(yǎng)法研究不同初始質(zhì)量濃度下各菌株對綜合性污水中TN、NH4+-N、COD和TP的去除規(guī)律，篩選對綜合性污水中上述污染物去除能力較好的高效菌株，并進(jìn)一步探討污水質(zhì)量濃度和處理時(shí)間對菌株凈化污水效果的影響，從而為城市綜合污水處理系統(tǒng)中高效菌種的選擇提供依據(jù)，也為生物強(qiáng)化技術(shù)的提升、多功能的微生物菌劑研發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

采樣地位于武夷山市生活污水處理廠（118°00′33″E，27°44′00″N）的人工濕地。室內(nèi)試驗(yàn)地在“福建省高校森林生態(tài)系統(tǒng)過程與經(jīng)營重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（福建農(nóng)林大學(xué)）”進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)材料

1.2.1 供試菌株

選擇武夷山市生活污水處理廠人工濕地再力花、香根草、花葉蘆荻3種植物的根際土壤（表1），通過提取、分離、篩選和鑒定等步驟從根際土壤中得到5株對污水處理相對高效的細(xì)菌Bacillus cereus（B1）、Bacillus thuringiensis（B2）、Bacillus megaterium（B3）、Bacillus thuringiensis（B4）、Bacillus cereus（B5）和5株高效真菌Westerdykella dispersa（F6）、Aspergillus niger strain（F7）、Penicillium janthinellum strain（F8）、Aspergillus iizukae（F9）、Paecilomyces lilacinus strain（F10）。

表1 濕地系統(tǒng)的基礎(chǔ)地力Table 1 Soil fertility of wetland system

1.2.2 供試污水

參照武夷山市生活污水處理廠和工業(yè)污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)，用KH2PO4、葡萄糖、蛋白胨和硫酸銨標(biāo)準(zhǔn)溶液、超純水模擬配置不同質(zhì)量濃度的模擬污水（Wiebner et al.，2005；袁東海等，2004；范彩彩，2013），詳見表2。

表2 不同質(zhì)量濃度污水各項(xiàng)指標(biāo)質(zhì)量濃度Table 2 The mass concentrations of indicators of different mass concentration wastewater mg·L?1

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法及處理

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將篩選獲得的5株高效細(xì)菌（B1、B2、B3、B4、B5）和5株高效真菌（F6、F7、F8、F9、F10）分別接種于 50 mL滅菌的牛肉膏-蛋白胨液體培養(yǎng)基和改良馬丁液體培養(yǎng)基中，在29 ℃、160 r·min?1條件下震蕩培養(yǎng) 24—72 h，然后將菌液離心（10000 r·min?1，4 ℃）5 min，棄去上清液，用無菌超純水洗滌菌體3遍，離心后棄去上清液用無菌超純水稀釋菌體，并用分光光度法（細(xì)菌）和血球計(jì)數(shù)法（真菌）制成 5×106CFU·L?1的菌懸液。

試驗(yàn)設(shè)置3個污水質(zhì)量濃度梯度處理（表2）。取0.5 mL菌懸液加入200 mL滅菌的不同質(zhì)量濃度污水中，每個處理組設(shè)3個重復(fù)，以無菌超純水作對照，在 29 ℃、114 r·min?1恒溫震蕩培養(yǎng)箱中震蕩培養(yǎng)。在12、24、36、48 h分別測定污水中TN、NH4+-N、COD和TP的含量。

1.3.2 指標(biāo)測定方法

TN用GB/T 11894—1989堿性過硫酸鉀紫外分光光度法測定；NH4+-N用納氏試劑光度法質(zhì)量濃度測定；COD用快速分光光度法測定；TP采用GB/T 11893—1989鉬酸銨分光光度法測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 19.0、Origin 18專業(yè)版軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析及圖形繪制。用單因素方差分析（Oneway ANOVA）和多因素方差分析（Multi-Facto ANOVA）進(jìn)行方差分析，并采用最小顯著差異法為（LSD法）進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)和多重比較，顯著性水平0.05。對菌株的吸附過程進(jìn)行方程擬合。

去除率（謝武明等，2020）參見如下：

式中：

ρ0——溶液中TN、NH4+-N、COD和TP離子初始質(zhì)量濃度 ρ0/(mg·L?1)；

ρt——吸附時(shí)間為 t時(shí)的質(zhì)量濃度 ρt/(mg·L?1)。

2 結(jié)果與分析

2.1 高效菌株對不同質(zhì)量濃度污水中的TN凈化效果

菌株對TN有較好的處理效果（圖1）。各菌株處理下的不同質(zhì)量濃度污水中TN質(zhì)量濃度大小均隨著時(shí)間推移呈下降趨勢，均低于CK；在相同質(zhì)量濃度污水中，不同菌株之間對于TN的去除效果有著顯著的差異；隨著污水質(zhì)量濃度的降低，TN質(zhì)量濃度也隨之減小。菌株對于高質(zhì)量濃度污水去除48 h后 TN去除率表現(xiàn)為：F9>F7>B4>B3>F10>B2>F8>B5>B1>F6>CK，去除率為53.75%—75.73%，菌株F9在處理48 h后污水質(zhì)量濃度最低（9.71 mg·L?1），其次是菌株F7（10.01 mg·L?1）和B4（10.78 mg·L?1）；中質(zhì)量濃度污水中，各菌株對 TN的去除率在58.00%—80.67%之間，表現(xiàn)為：B3>F8>F9>B4>F7>F10>B1>B2>F6>B5>CK，處理48 h后，菌株B3（5.80 mg·L?1）和 F8（5.83 mg·L?1）去除效果最好；低質(zhì)量濃度污水中，菌株B4處理下污水TN質(zhì)量濃度呈下降-上升-下降的趨勢，菌株F9處理下TN質(zhì)量濃度呈下降-上升-下降的趨勢，其他處理污水 TN 質(zhì)量濃度均隨著時(shí)間推移呈下降趨勢，其表現(xiàn)為：B4>F7>B3>B2>F10>F6>F9>F8>B5>B1>CK，去除率為58.65%—74.55%，其中 B4去除效果達(dá) 5.09 mg·L?1。

圖1 各菌株處理下及未有菌株處理下污水中TN質(zhì)量濃度大小變化Fig. 1 Changes of TN mass concentration in swage with and without bacteria treatments

2.2 高效菌株對不同質(zhì)量濃度污水NH4+-N的凈化效果

菌株對NH4+-N的處理效果良好（圖2）。在3個質(zhì)量濃度的污水中，各菌株處理下NH4+-N質(zhì)量濃度的總體變化趨勢相一致，隨著時(shí)間增加依次大幅減小。在同一質(zhì)量濃度污水中，不同菌株處理下NH4+-N質(zhì)量濃度的動態(tài)變化有較大差異（P<0.05）。菌株對不同質(zhì)量濃度污水中的NH4+-N去除效果表現(xiàn)為：中質(zhì)量濃度>低質(zhì)量濃度>高質(zhì)量濃度>對照組。各菌株對高質(zhì)量濃度污水處理48 h后，NH4+-N去除能力表現(xiàn)為：F7>F8>F10>B4>B5>B2>B3>F8>F6>B1>CK，去除率為33.00%—63.98%，菌株F7處理48 h后NH4+-N質(zhì)量濃度最低（8.64 mg·L?1）；中質(zhì)量濃度污水中，各菌株去除能力表現(xiàn)為：F10>B4>F9>F7>B5>B3>B2>F8>B1>F6>CK，去除率為27.5%—72.05%，菌株F10處理的NH4+-N質(zhì)量濃度最低（5.03 mg·L?1）；低質(zhì)量濃度污水中，各菌株去除能力表現(xiàn)為：B4>F10>B5>F7>F9>B3>B2>F8>F6>B1>CK，去除率為 35.36%—65.54%，其中菌株 B4處理下污水中NH4+-N質(zhì)量濃度最低為4.13 mg·L?1。上述表明菌株F7、F10和B4分別對高、中和低質(zhì)量濃度污水中NH4+-N的去除能力較好。

圖2 各菌株處理下及未有菌株處理下污水中NH4+-N質(zhì)量濃度大小變化Fig. 2 Changes of NH4+-N mass concentration in swage with and without bacteria treatments

2.3 高效菌株對不同質(zhì)量濃度污水 COD的凈化效果

菌株對污水 COD凈化效果趨勢與 NH4+-N和TN相同（圖3）。在同一個質(zhì)量濃度污水中，各菌株處理下的COD質(zhì)量濃度變化有著顯著的差異性。具體表現(xiàn)出：高質(zhì)量濃度污水中，經(jīng)過48 h處理后，各菌株去除能力表現(xiàn)為：F9>F7>B1>B3>F6>B5>F10>B4>F8>B2>CK，去除率為36.55%—62.14%，菌株F9處理48 h后COD質(zhì)量濃度最低（151.41 mg·L?1）；中質(zhì)量濃度污水中，降解能力表現(xiàn)為：F9>F10>B3>B1>F7>F6>B5>B4>F8>B2>CK，去除率為 39.91%—68.96%，菌株F9處理下污水中COD質(zhì)量濃度最低（93.11 mg·L?1）；低質(zhì)量濃度污水中，其去除能力表現(xiàn)為：B1>F7>B3>F9>F6>F10>B5>F8>B4> B2>CK，去除率為40.5%—66.85%，菌株B1適于低質(zhì)量濃度污水中COD的去除，處理48 h后污水中COD去除率最高。上述表明，3個質(zhì)量濃度的污水中，各菌株對 COD的去除率從大到小排列為：低質(zhì)量濃度>中質(zhì)量濃度>高質(zhì)量濃度>對照組，且B1和F9分別是高、中質(zhì)量濃度下污水中 COD的去除能力較好菌株。

圖3 各菌株處理下和未有菌株處理下污水中COD質(zhì)量濃度的變化Fig. 3 Changes of COD mass concentration in swage with and without bacteria treatments

2.4 高效菌株對不同質(zhì)量濃度污水TP的凈化效果

大多數(shù)菌株處理下的 TP質(zhì)量濃度低于對照組（圖4）。同質(zhì)量濃度的污水中，菌株對TP的去除效果顯著差異。各菌株在高質(zhì)量濃度污水中處理48 h后去除能力表現(xiàn)為：F7>F9>B3>F30>B1>B4>F6>F8>B2>B5>CK，去除率為22.15%—50.15%，其中菌株F7處理下污水中 TP 質(zhì)量濃度最低（1.496 mg·L?1），去除率最高，菌株F9和B3的去除效果也較好；中質(zhì)量濃度污水中，去除能力表現(xiàn)為：F7>F9>F8>F10>B1>B4>B2>B3>F6>B5>CK，去除率為 33.71%—50.16%，菌株F7處理48 h后污水TP質(zhì)量濃度最低（0.997 mg·L?1），F(xiàn)9（1.021 mg·L?1）和 F8（1.076 mg·L?1）次之；低質(zhì)量濃度污水中，F(xiàn)7>B2>F10>F9>B3>B1>B4>F6>B5>F8>CK，去除率為 32.28%—52.15%，菌株F7對TP的去除效果最好，在處理48 h后，TP質(zhì)量濃度最低（0.479 mg·L?1）。上述表明菌株F7對TP的處理效果最佳。

圖4 各菌株處理下和未有菌株處理下污水中TP質(zhì)量濃度的變化Fig. 4 Changes of TP mass concentration in swage with and without bacteria treatments

多因素方差分析（表3）表明，不同菌株處理與污水質(zhì)量濃度之間、不同菌株處理與處理時(shí)間之間、污水質(zhì)量濃度與處理時(shí)間之間以及它們?nèi)咧g均存在顯著的交互作用，即不同處理時(shí)間、不同污水質(zhì)量濃度均對菌株處理下污水中TN、NH4+-N、COD、TP的去除有顯著影響。在3個污水質(zhì)量濃度中，各菌株處理的去除率均顯著高于CK，表明這些高效菌株能夠顯著提高污水中的凈化，但整個試驗(yàn)過程中存在污水質(zhì)量濃度梯度和時(shí)間梯度，菌株對 TN、COD、NH4+-N的去除效果在中質(zhì)量濃度和48 h最優(yōu)，對TP的去除效果在低質(zhì)量濃度和48 h最優(yōu)。

表3 不同菌株處理下TN、NH4+-N、COD、TP質(zhì)量濃度的動態(tài)變化的多因素分析Table 3 Multi-factor Analysis of the dynamic changes of TN, NH4+-N, COD, TP mass concentration in different strains

2.5 高效菌株處理不同時(shí)間去除效果分析

真菌菌株處理效果優(yōu)于細(xì)菌菌株處理（圖5）。隨時(shí)間增加，去除率隨之提高，48 h去除效果最好。真菌（12.70%—55.27%）優(yōu)于細(xì)菌去除（10.43%—52.14%）。12—36 h間各菌株去除率呈現(xiàn)較均勻的增長趨勢，其中，細(xì)菌菌株處理下的 TN、NH4+-N去除效果略好于COD、TP；真菌處理下的TN、COD?去除效果要好于NH4+-N、TP。36—48 h，菌株對污水的凈化效果明顯增加，TP的去除較于其余三者趨于緩慢增加。第36小時(shí)時(shí)，細(xì)菌菌株對NH4+-N去除率（42.67%）暫時(shí)大于對TN去除率（39.79%），處理時(shí)間延長TN去除率大幅增大至第48 h時(shí)不同污染物去除率高低順序?yàn)椋篢N (66.78%)>NH4+-N(54.07%)>COD (51.23%)>TP (36.47%)。真菌菌株降解48 h時(shí)順序?yàn)門N (68.57%)>NH4+-N (55.78%) 和COD (55.52%)>TP (41.20%)?？傻茫?xì)菌和真菌對TN降解效果最佳，對NH4+-N平均去除率次之，菌株對污水的含氮有機(jī)物去除效果好。

圖5 不同處理時(shí)間下真菌與細(xì)菌的平均降解率Fig. 5 The average degradation rate of fungi and bacteria under different treatment time

為更好揭示菌株對污水有機(jī)物的去除過程，基于細(xì)菌與真菌平均去除率變化趨勢線，本研究擬合一個多項(xiàng)式模型表（表 4），為細(xì)菌與真菌菌劑的制作以及復(fù)合菌劑的研發(fā)提供一定價(jià)值參考。

表4 細(xì)菌與真菌擬合模型表Table 4 Fitting model table of bacteria and fungi

3 討論

3.1 各菌株對TN去除效果分析

不同菌株對污水中TN去除效果顯著。經(jīng)過48后，各菌株處理下TN質(zhì)量濃度均低于CK、去除率均顯著高于CK，高、中、低質(zhì)量濃度污水中，去除率相比CK分別提高了74.92%、80.67%和74.35%侯慶杰等（2011）研究結(jié)果表明加菌后脫氮率最大可提高 98%，進(jìn)一步驗(yàn)證了菌株可顯著提高對 TN去除效果。B3處理的高、中、低質(zhì)量濃度的污水中TN質(zhì)量濃度在24—36 h間有呈先升后降，這由于初始階段污水溶解氧含量多，反硝化作用受到抑制，污水中多以硝化作用產(chǎn)物亞硝酸根離子和硝酸根離子暫時(shí)性的存在于水體中，TN含量沒有減少反而增加，這表明菌株B3具有好氧和兼性厭氧菌的特性。不同菌株對TN的去除效果差異顯著，此結(jié)果與Zhang et al.（2019）研究結(jié)果相似。原因，（1）菌株自身差異。香根草根際土的養(yǎng)分含量明顯高于再力花和花葉蘆荻的根際土（表 1），所提取的菌株自身?xiàng)l件不同。此外，3種濕地植物根系分泌物也會有所差異，影響微生物物種組成、數(shù)量和代謝能力大小（王林等，2017）。（2）菌株降解機(jī)制復(fù)雜，特別氮代謝機(jī)制存在差異。本實(shí)驗(yàn)顯示各質(zhì)量濃度污水不同菌株和階段TN去除效果存在差異，說明在各階段中菌株主機(jī)制不同。TN以硝態(tài)氮和氨態(tài)氮存在于污水中，氨氮由硝化作用轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}和亞硝酸鹽，再經(jīng)反硝化作用轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨(dú)饣虬薄＃?）污染物復(fù)雜的成分和結(jié)構(gòu)等因素也影響污水處理效果（Megharaj et al.，2011）。污水包含N、P等非金屬元素和有機(jī)物等污染物質(zhì)，在微生物作用下形成一個復(fù)雜的動態(tài)循環(huán)。隨著時(shí)間推移，各菌株在降解污染物過程中分泌物質(zhì)的數(shù)量和種類差異大，同時(shí)污水水力條件隨之變化，它們反過來影響微生物降解效果。

3.2 各菌株對NH4-N去除效果分析

微生物對污水中NH4+-N的降解效果優(yōu)良。10株菌株平均去除率為38.44%—64.64%，各菌株處理下的NH4+-N質(zhì)量濃度均低于CK，48 h降解效果最佳，去除率相比CK分別提高了38.28%、43.36%和39.28%。劉飛等（2007）向養(yǎng)殖污水添加枯草芽孢桿菌發(fā)現(xiàn)NH4+-N質(zhì)量濃度有明顯降低趨勢，表明投加菌株對 NH4+-N去除效果顯著。微生物對于NH4+-N的去除主要有硝化、反硝化和氨化作用等過程。菌株 B4去除 NH4+-N效果最好，去除率可達(dá)79.33%，說明其硝化和反硝化作用強(qiáng)，能及時(shí)將產(chǎn)生的亞硝酸鹽和硝酸鹽轉(zhuǎn)化為 N2或 NH3，降低NH4+-N質(zhì)量濃度。各菌株在中質(zhì)量濃度污水的處理效果要好于高和低質(zhì)量濃度，表明菌株處理的最佳效果對污水質(zhì)量濃度有一定要求。污水質(zhì)量濃度高對微生物產(chǎn)生毒害作用，降低微生物及其水解酶的數(shù)量和活性，影響菌群組成等特性，導(dǎo)致去除能力降低（趙艷，2012）。而且，氨氮等含氮化合物質(zhì)量濃度超過一定數(shù)值時(shí)，氨氧化作用被抑制，去除效果差。這與郭星等（2019）發(fā)現(xiàn)厭氧氨氧化反應(yīng)表明氨氮和硝態(tài)氮質(zhì)量濃度大小與厭氧氨氧化細(xì)+菌代謝關(guān)系呈非線性關(guān)系以及金春英等（2019）發(fā)現(xiàn)不同質(zhì)量濃度的氨氮最大去除率范圍為 35%—96%結(jié)論一致。菌株B4、F7、和F9分別在24—36 h和36—48 h期間出現(xiàn)NH4+-N質(zhì)量濃度先增后逐漸降低，這可能是因?yàn)椋海?）氨氮質(zhì)量濃度影響。初始階段時(shí)，氨氮質(zhì)量濃度大，游離氨質(zhì)量濃度大，對硝酸菌起到抑制作用，硝化作用受到抑制，故污水氨氮質(zhì)量濃度呈現(xiàn)暫時(shí)增大，隨硝酸鹽和亞硝酸鹽積累，反硝化作用增加，氨氮質(zhì)量濃度減?。ㄖ驾x等，2009）。（2）菌株去除污水中TN、NH4+-N等過程中，一部分被微生物同化供自生生長繁殖，隨時(shí)間延長，可能發(fā)生細(xì)胞基質(zhì)組成變化或細(xì)胞死亡，被同化的氮元素被釋放出來，回到污水中（Ahemad et al.，2014）。（3）處理時(shí)間的影響。隨時(shí)間增大，污水水質(zhì)發(fā)生變化，如溶解氧、有機(jī)物被大量消耗，不滿足個別菌株生長要求，菌株去除能力減弱。

3.3 各菌株對COD去除效果分析

菌株對污水COD的去除表現(xiàn)出較好效果。COD通常用于表示水中有機(jī)物含量，是衡量水體有機(jī)污染物污染程度的重要指標(biāo)。質(zhì)量濃度過高易引起水體有害生物生長繁殖，給水域生態(tài)造成不良影響，須加以控制。微生物分解作用是生活污水中COD去除的主要過程，有分解代謝和合成代謝2種形式（葉春松等，2019）。研究發(fā)現(xiàn)，各菌株對不同質(zhì)量濃度污水COD的凈化效果差異顯著，本研究中F9是高、中質(zhì)量濃度下去除COD的優(yōu)勢菌株，B1是低質(zhì)量濃度下去除 COD的優(yōu)勢菌株，各菌株處理的污水中COD去除率高于CK，48 h去除效果最佳。葉姜瑜等（2017）研究表明在聚甲醛廢水中投加復(fù)合菌劑結(jié)果顯示COD去除率達(dá)92.6%以上；王書亞等（2019）在藻菌共培養(yǎng)體系篩選優(yōu)勢菌株中發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌與小球藻共培養(yǎng)體系中沼液 COD去除率72.3%，諸多研究表明施加菌株可顯著提高污水中COD的去除率。一方面是添加的菌株直接或者間接對污染物進(jìn)行了降解利用；另一方面增加活性污泥絮凝吸附能力（朱勝杰等，2017）。菌株B4在24—36 h期間、菌株F8在36—48 h間有上升的趨勢。一是微生物對有機(jī)物降解的同時(shí)會產(chǎn)生有機(jī)酸等分泌物而改變水中pH值，進(jìn)而改變細(xì)胞膜電荷，影響微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，降低微生物和酶的活性，導(dǎo)致微生物降解能力下降，致使污染物質(zhì)量濃度小幅回升（趙曦，2006）。二是一定數(shù)量的微生物產(chǎn)生水解酶的數(shù)量一定，有機(jī)物數(shù)量超過一定范圍時(shí)，酶活性下降，呈現(xiàn)后期短幅回升現(xiàn)象。

3.4 各菌株對TP去除效果分析

微生物對污水中TP有一定去除效果。各菌株去除率分別為 22.15%—50.15%（H）、33.71%—50.16%（M）、32.28%—52.15%（L），略低于菌株對TN、NH4+-N、COD的降解。一方面由于微生物降解有機(jī)物主要通過分泌酶來完成的，而酶作用具有專一性（杜聰?shù)龋?018），表明菌株對污染物的去除存在一定的選擇性，本實(shí)驗(yàn)顯示菌株B4和B3較易降解TN和NH4+-N，說明菌株B4和B3分泌酶對含氮有機(jī)物或化合物降解效果好；另一方面反硝化作用強(qiáng)于聚磷菌除磷作用，多種作用機(jī)制的同時(shí)進(jìn)行，中間產(chǎn)物如NO3?的存在，使得反硝化菌與聚磷菌形成競爭關(guān)系。TP是加劇環(huán)境水體富營養(yǎng)化、加重水污染的主要因素之一（Liu et al.，2018）。生物除磷是利用聚磷菌類（唐偉等，2019）的微生物，在厭氧-好氧交替培養(yǎng)下達(dá)到凈化的效果。本研究中，F(xiàn)7是各質(zhì)量濃度下除 TP的優(yōu)勢菌株。F7、B2處理中質(zhì)量濃度污水 24—36 h間呈現(xiàn)大幅度上升趨勢，可能與TP的質(zhì)量濃度有關(guān)，有研究指出，當(dāng)TP質(zhì)量濃度大于0.5 mg·L?1時(shí)，基質(zhì)吸附是首要去除機(jī)制，當(dāng)質(zhì)量濃度低于0.25 mg·L?1時(shí)，微生物除磷更為重要（Martínm et al.，2013）。

3.5 根際菌株吸附各離子的擬合模型

真菌和細(xì)菌吸附TN、NH4+-N、COD和TP在過程動態(tài)規(guī)律上差異顯著。二者的方程擬合效果均良好，其中真菌傾向于冪指數(shù)模型而細(xì)菌則傾向于多項(xiàng)式模型。細(xì)菌在吸附過程中出現(xiàn)了極大值，說明細(xì)菌的吸附能力隨時(shí)間變化先增加后下降，這可能是細(xì)菌個體結(jié)構(gòu)簡單，吸附污染物質(zhì)的手段有限且采用的是一種消耗式吸附方式；而真菌個體更大，個體結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，存在多種吸附機(jī)制，在一定質(zhì)量濃度范圍內(nèi)吸附污染物質(zhì)的同時(shí)自身有一定的自我修復(fù)能力，具備了可持續(xù)吸附的潛力。二者相關(guān)的機(jī)制均需要深入研究。

本研究的是各單一菌株對于不同質(zhì)量濃度污水的效果，篩選最佳菌株。但未涉及處理過程中污水中好氧與厭氧的條件變化、pH值變化以及優(yōu)勢菌株的固定化和穩(wěn)定性等問題對菌株的影響。另外，多種菌株共同作用處理和復(fù)合菌株對污水處理機(jī)制及研發(fā)長時(shí)間的菌劑等問題，今后須加以深入研究。

4 結(jié)論

利用高效菌株去除污水污染物是一條可行高效、低成本途徑。10株菌株對污水TN、NH4+-N、COD和 TP去除效果顯著，相比 CK分別提高了80.67%、72.05%、68.96%、52.15%。

各菌株的去污能力在時(shí)間軸上多為單峰曲線，其研究仍有待進(jìn)一步深入。各菌株對TN、NH4+-N、COD和TP的去除具有差異性。經(jīng)過對比、篩選得去除TN的優(yōu)勢菌株為F9、B3和B4；去除NH4+-N的優(yōu)勢菌株為 F7、F10、B4；菌株 F9、B1是去除 COD效果最好；F7是各質(zhì)量濃度下除TP的優(yōu)勢菌株。菌株B4對污水TN、NH4+-N去除率較高，適用于一般的生活污水；菌株F9、F7對各污染物去除效果均良好，具有凈化綜合性污水潛力。擬合模型表明，細(xì)菌菌株平均去除率符合多項(xiàng)式模型，真菌菌株平均去除率符合冪指數(shù)模型。真菌處理（55.27%）優(yōu)于細(xì)菌處理（52.14%）。