序贯氧干预驱动新型AOB-DGAOs互作网络实现同步短程硝化内源反硝化（SPNED）工艺深度脱氮

本综述创新性地提出序贯氧干预策略，通过先建立反硝化聚糖菌（DGAOs）优势种群，再引入中段好氧期构建以DGAOs为主导的氨氧化菌（AOB）-DGAOs互作网络，成功在46天内启动同步短程硝化内源反硝化（SPNED）工艺，并实现总氮去除率（TNRE）>99%。研究揭示了DGAOs在微好氧条件下优先利用亚硝酸盐（NO2–-N）从而抑制亚硝酸盐氧化菌（NOB）、为AOB创造低竞争生态位的全新机制，并通过多终端调控烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）水平，实现了基于内源碳的高级脱氮，为低碳污水处理提供了新思路。

亮点

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  序贯引入NO₃^–-N富集了DGAOs，随后补充NH₄⁺-N/O₂培养了AOB，在46天内成功启动了SPNED工艺，最终总氮去除率（TNRE）> 99%。
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  在微好氧条件下，DGAOs利用AOB产生的NO₂^–-N作为电子受体；持续的NO₂^–-N消耗抑制了NOB，从而建立了一个AOB-DGAOs相互作用网络。
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  AOB为DGAOs提供了低电子需求的NO₂^–-N，而DGAOs内部的Candidatus Contendobacter (NO₂^–-N → NO) 和 Candidatus Competibacter (NO → N₂)之间的功能分区可能执行了阶梯式反硝化，避免了通过群落内部底物竞争造成的NADH损失。
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  结合后续的氧干预，DGAOs中β-氧化（关键酶上调151.4%）和三羧酸循环（TCA循环）（α-酮戊二酸脱氢酶增加96.0%）的激活，使细胞内NADH水平提高了1.76倍。

SPNED系统的启动与运行

使用了一个6.0升实验室规模的序批式活性污泥反应器（SBR），容积交换比为50%。接种污泥来自北京高碑店污水处理厂的二级污泥，系统初始混合液悬浮固体（MLSS）和混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）浓度分别为3072 mg/L和2155 mg/L。使用合成废水，其中NO₃^–-N由KNO₃提供，NH₄⁺-N由NH₄Cl提供，碳源由乙酸钠提供。

序贯氧干预策略下SPNED的快速启动与高效脱氮

本研究采用序贯氧干预策略来启动SPNED工艺。具体而言，先采用厌氧/缺氧模式优先富集和驯化DGAOs，以获得优异的内源反硝化（ED）性能。然后，结合溶解氧（DO）调控，采用厌氧/好氧/缺氧模式来组装一个以DGAOs和AOB为主导的功能群落。系统连续运行了161天，分为启动期（第I-II阶段，46天）和稳定期（第III-IV阶段，115天）。

DGAOs驱动的AOB快速富集与新型互作网络

除了DGAOs的专门驯化缩短了工艺启动时间外，AOB的快速富集对于实现46天启动SPNED也起到了关键作用。该过程在没有使用硝化抑制剂或接种AOB污泥的情况下实现了对NOB的抑制，这与通常显示有限NOB抑制效果的传统低DO控制策略不同，证明了我们启动策略的关键作用。值得注意的是，虽然NOB的相对丰度...

结论

本研究通过序贯氧干预建立了快速启动的SPNED工艺。