摘要
微藻-细菌颗粒污泥（MBGS）系统作为一种节能且多功能的水处理方法受到了关注，但其在中盐度和抗生素压力下的稳定性和污染物去除能力仍不明确。在这项研究中，我们开发了一种结合了富含氮的微藻衍生生物炭的MBGS系统，以增强对盐水养殖废水中有机物、营养物质和恩诺沙星（ENR）的去除效果。该生物炭耦合的MBGS系统实现了高去除效率：COD去除率为94.2±4.8%，NH4+-N去除率为87.1±3.6%，PO43--P去除率为60.3±4.6%，ENR去除率为60.1±3.5%。微生物群落分析显示，氨氧化菌（Nitrosomonas，3.3-9.7%）、亚硝酸盐氧化菌（Nitrospira，2.3-6.4%）、反硝化菌（Thauera，14.9-27.6%）、磷酸盐积累菌（Acinetobacter，0.8-7.7%）和光合微藻（Chlorophyceae，1.4-23.6%）得到了富集。荧光原位杂交（FISH）证实生物炭增强了这些功能性微生物在MBGS中的空间组织结构。宏基因组学分析显示，与碳（porCD, CS, korD）、氮（amoAB, narGHI, norBC）、磷（ppk, phaA, acs）和光合作用相关（petABCD, psaA）基因相关的基因丰度增加，表明其代谢能力和协同作用得到了提升。基因组解析的宏基因组学进一步鉴定出Nitrosomonas europaea、Acinetobacter sp002296655、Thauera aminoaromatica和Chlorobium sp013334435为核心类群，它们驱动了碳、氮和磷的循环及能量流动，促进了在压力下的协同作用并增强了污染物去除效果。将MBGS与基于微藻的生物炭结合使用，提高了系统的适应性和多污染物去除能力，为先进的水产养殖废水处理提供了一种稳健、可持续的策略。
章节摘录
引言
水产养殖是水污染的主要来源之一，其原因包括未食用的饲料残渣、排泄物和剩余生物质。作为全球最大的水产品出口国，中国2022年的水产养殖产量占全球总量的81.9%（农业农村部，2022年）。水产养殖废水含有高盐度（0.1-1%）、难降解的有机污染物和抗生素，这使得传统处理方法既困难又昂贵（Chan等人，2022年；Liu等人，2022年）。
微生物接种剂和生物反应器操作
本研究中使用的初始颗粒污泥来源于之前培养的MBGS系统，活性污泥来自市政污水处理厂，微藻（Chlorella sp.）由中国淡水藻类培养收集所提供的。培养条件已经过优化（Yang等人，2025年）。细菌与微藻的比例维持在5:1，整个运行过程中光照强度设置为1800勒克斯。
两种生物反应器中MBGS对多种污染物的去除性能
基于COD、NH4+-N、PO43--P以及抗生素恩诺沙星（ENR）的去除效率，评估了两种PSBR中MBGS的运行性能。如图1和图S2所示，尽管在第一阶段（第0-40天）去除率存在轻微波动，但从第35天开始性能逐渐改善。添加生物炭的R1的COD去除效率达到了94.8±4.5%，显著高于R2的89.4±9.1%（p <
结论
本研究证明，将基于微藻的生物炭与微藻-细菌颗粒污泥（MBGS）系统结合使用，显著增强了含抗生素的盐水养殖废水的处理效果。生物炭提高了颗粒的稳定性和系统在盐度（0.3%）及恩诺沙星（ENR，100 µg/L）压力下的适应性，使得改良系统（R1）中的COD（94.2%）、NH4+-N（87.1%）、PO43--P（60.3%）和ENR（60.1%）的去除效率均高于对照组。
作者贡献声明
杨博艺：撰写——初稿、验证、方法学、数据分析。王宏瑞：撰写——初稿、方法学、正式分析、数据分析。严玉健：撰写——初稿、数据分析、正式分析。鲍佩佩：方法学、正式分析。冯秋实：方法学、数据分析。陈本：方法学、正式分析。贾彦彦：撰写——审稿与编辑、数据可视化、项目管理、数据分析。舒文胜：
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。
本文的作者之一卢慧担任《Water Research》杂志的编辑。该手稿已由该杂志的其他编辑独立处理和审稿，卢慧本人回避了与本工作评估和接受相关的任何决策。
致谢
本研究得到了国家重点研发计划（编号：2024YFE0201400）的支持。
