硫-玉米芯比例与游离氨调控生物滤池亚硝酸盐积累的机制：混合营养型反硝化的优势与微生物学证据

本文系统研究了硫/玉米芯比例与游离氨(FA)浓度对不同营养型（自养、异养、混合）反硝化生物滤池中亚硝酸盐(NO2−)积累的调控机制。研究发现FA浓度在15-20 mg/L时可选择性抑制亚硝酸盐还原，促进硝酸盐(NO3−)向亚硝酸盐转化；其中硫硫比1:1的混合营养型反硝化(MD)系统表现最优，其较高的napA/(nirK+nirS)基因比值及硫杆菌属(Thiobacillus)等自养菌对FA的强耐受性是关键。该研究为优化部分反硝化耦合厌氧氨氧化(PD-A)工艺提供了重要理论依据。

研究亮点

不同操作条件下的长期脱氮性能

如图1所示，控制水力停留时间(HRT)（阶段Ⅰ）和进水硝酸盐氮(NO₃⁻-N)浓度（阶段Ⅱ）并未导致显著的亚硝酸盐积累。在R1-R4反应器中（图1(f)），硝酸盐去除效率(NARE)保持在80%以上。在R5反应器中（图1(e)），出水硝酸盐/亚硝酸盐浓度随进水NO₃⁻-N的变化而波动，但在连续运行一段时间后逐渐趋于稳定。阶段Ⅰ和阶段Ⅱ的结果表明，在大多数反应器中发生了完全反硝化。

结论

这项机制研究从长期性能、胞外聚合物(EPS)响应、酶活性和微生物群落结构等方面阐述了游离氨(FA)对不同营养型反硝化系统的影响。主要结论如下：

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  FA浓度在15-20 mg/L时可选择性抑制亚硝酸盐还原，从而促进亚硝酸盐积累。
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  硫硫比(S⁰:C)为1:1提供了平衡的电子供体供应，实现了高效稳定的亚硝酸盐积累。
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  蛋白质/多糖(PN/PS)比值显著……