藻菌颗粒污泥系统中群落组装与污染物去除的耦合机制解析

本研究通过对比分析絮状污泥转化(AS_ABGS)与好氧颗粒污泥转化(AGS_ABGS)两种培养模式，揭示了藻菌颗粒污泥(ABGS)系统的污染物去除效能差异。研究发现AS_ABGS通过确定性组装主导的微生物群落（氮磷代谢基因amo/acc富集）实现了更优的污染物去除率（COD 92.2%/TN 82.1%/TP 61.5%），其模块化网络结构和正向藻菌互作(52.32%)显著优于AGS_ABGS。该研究为废水处理碳减排提供了关键理论支撑。

　　

Highlight

本研究通过宏基因组与分子生态网络分析，解析了两种藻菌颗粒污泥(ABGS)培养模式的核心差异：AS_ABGS系统以Thauera、Micavibrio等菌驱动的确定性组装为主导，形成高度特化的氮磷代谢网络；而AGS_ABGS系统受随机性过程支配，尽管存在Amaricoccus等优势菌，但功能基因丰度较低。这种生态机制差异直接导致AS_ABGS的COD/TN/TP去除率分别达92.2%/82.1%/61.5%，显著优于AGS_ABGS系统。

Pollutant removal performance of the ABGS system

如图1a所示，两种培养模式在54天运行期间均呈现有机物去除效率提升趋势，但R2(AS_ABGS)系统始终领先。COD去除率的波动主要源于光照周期对藻类光合产氧的阶段性影响——在黑暗期，系统依赖细菌好氧代谢导致效率波动。值得注意的是，AS_ABGS在稳定期的SVI₃₀维持在22.3-39.4 mL/g，其致密的颗粒结构为污染物降解提供了理想微环境。

Conclusion

本研究首次阐明藻菌生态互作通过功能基因(amo/acc)调控ABGS系统净化效率的分子机制。AS_ABGS中52.32%的强正向互作网络，比AGS_ABGS高出近2个百分点，这种"藻供氧-菌降解"的协同效应为实现废水处理"双碳"目标提供了创新路径。