近日，深圳大学化学与环境工程学院周礼杰老师团队在期刊《Science of the Total Environment》（影响因子10.754，中科院JCR 1区，TOP期刊）上发表了题为《Dissimilatory sulfate reduction in an anaerobic biofilm reactor for tofu processing wastewater treatment: Bacterial community and their functional genes》的论文。周礼杰为此论文第一作者和通讯作者，深圳大学为第一单位。

豆制品生产工艺废水是典型的COD、氨含量较高的工业食品废水。厌氧生物膜反应器(ABRs)中的厌氧处理是豆制品加工废水处理中最常用的生物技术之一，特别是COD的降低。然而，由于豆制品生产过程中添加了CaSO4，豆制品加工废水中通常含有高浓度的硫酸盐。异化硫酸盐还原(DSR)被认为是厌氧条件下将硫酸盐还原为硫化物的关键硫循环途径之一。不幸的是，通过DSR的硫酸盐还原能力在豆制品加工废水处理中没有得到充分的解决。由于硫化物的产生，硫酸盐还原及其还原机理仍然是废水处理领域的重要课题。此前文献报道，细菌群落及其DSR功能基因直接决定硫酸盐还原能力。因此，为了更好地了解DSR在豆制品加工废水处理中的作用机制，有必要对细菌群落及其功能基因进行研究。

本研究基于细菌群落及其功能基因对处理豆制品废水的ABR中的DSR进行了研究。全尺寸ABR在一家豆制品及豆制品相关产品生产厂运行了120多天。我们增加了反应器中的溶解氧，以确定DSR细菌群落及其功能基因随溶解氧的动态变化。基于反应器性能的质量平衡计算表明，与溶解氧添加无关，79.6 - 85.1%的硫酸盐转化为硫化物。采用宏基因组分析方法对细菌群落及其编码DSR通路的功能基因进行分析，21个宏基因组组装基因组(MAGs)含有编码DSR的酶。在全尺寸ABR中，生物膜包含完整的DSR通路功能基因，表明生物膜可以独立处理DSR。

宏基因组分析显示，随着溶解氧的增加，同化亚硫酸盐还原酶在各阶段的相关功能基因丰度均低于ATP硫酰化酶和APS还原酶。这表明亚硫酸盐转化为硫化物是豆制品加工废水处理中控制DSR的关键反应。此外，ATP硫酰化酶、APS还原酶和异化亚硫酸盐还原酶的活性均随溶解氧的添加而降低，表明溶解氧直接抑制了编码DSR的三个功能基因。在第二阶段和第三阶段，随着溶解氧的补充，APS还原酶aprA降低。同时，硫化物产量随着溶解氧的补充而降低。

Comamonadaceae (MAG2)、Thiobacillus (MAG5)、Nitrosomonadales (MAG7)、Desulfatirhabdium butyrativorans (MAG8)、Desulfoonile tiedjei (MAG16)是ABR中DSR的优势菌群。Thiobacillus、Desulfatirhabdium butyrativorans和Desulfoonile tiedjei是广泛存在于水系统硫循环中的厌氧细菌。它们的丰度都随着溶解氧的增加而降低，表明它们更适应厌氧环境。很明显Thiobacillus (MAG5)包含了编码DSR中各酶的全部功能基因。因此，豆制品加工废水处理ABR中的DSR主要依赖于Thiobacillus。

这项工作得到了广东省基础与应用基础研究基金与深圳市自然科学基金的支持。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.164579