中科院成都生物所在高氨氮负荷渗滤液系统中的异自养耦合脱氮研究中获新进展

曹沁 2023-02-20

短程硝化-反硝化工艺是指抑制或淘汰系统中的亚硝酸盐氧化菌，使氮素的转化仅限于NH4+氧化为NO2-，进而NO2-被还原为N2，省去硝酸盐的转化步骤，节省系统曝气量和碳源添加量。

短程硝化-反硝化工艺是指抑制或淘汰系统中的亚硝酸盐氧化菌，使氮素的转化仅限于NH4+氧化为NO2-，进而NO2-被还原为N2，省去硝酸盐的转化步骤，节省系统曝气量和碳源添加量。然而，在高氨氮负荷系统中，由于氨氧化细菌对外界环境条件的敏感性较高，倍增时间较长，功能微生物易流失，导致短程硝化单元失稳。在系统中添加少量的碳源，可以提高系统的稳定性，并且增强亚硝酸盐的积累。然而，这其中的微生物学机制却没有被深入地研究过。

中国科学院成都生物研究所生物质能源项目组成员曹沁助理研究员在李香真研究员的指导下，设置和运行了两套实验室规模的序批式硝化生物反应器，一套反应器通入C/N为0.6的人工合成废水(CN系统)，对照组通入C/N为0的人工合成废水(N系统)。两套系统的氨氮负荷同时从248 mg N/(L·d)逐渐增加到1687 mg N/(L·d)。实验发现，整个运行过程中，CN系统的氨氧化效率和亚硝酸盐积累率均高于N系统，并且CN系统的稳定性更强。胞外聚合物(EPS)分析发现，CN系统分泌了更多的EPS。EPS促进了功能微生物的聚合，降低了功能微生物的流失率。通过微生物群落多样性分析和群落动态分析发现，CN系统的微生物群落更加稳定。Nitrosomonas是CN系统主要的自养AOB，Thauera是CN系统的主要反硝化功能微生物，Paracoccus和Flavobacterium是CN系统中的异养硝化-好氧反硝化菌(HN-AD菌)。HN-AD菌在系统中有着重要的作用，一方面它们可以分担AOB的部分氨氮压力;另一方面，他们可以代谢EPS，促进系统空间稳定性的增强;并且，HN-AD菌和亚硝酸盐氧化菌(NOB)的竞争作用使NOB更好地被系统淘汰，从而提高了系统的亚硝酸盐积累率。

本研究相关科研成果“Low C/N promotes stable partial nitrification by enhancing the cooperation of functional microorganisms in treating high-strength ammonium landfill leachate ”发表在Journal of Environmental Management期刊上。

内容来源：中国科学院成都生物研究所

责任编辑：展源

审　　核：何发

中科院成都生物所在高氨氮负荷渗滤液系统中的异自养耦合脱氮研究中获新进展

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