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　　https://journal.hep.com.cn/fese/EN/10.1007/s1178-022-1522-y

　　文章出版：Front. Environ. Sci. Eng. 2022, 16(8): 101

原文信息

　　题目：

　　Enhancing the efficiency of nitrogen removing bacterial population to a wide range of C:N ratio (1.5:1 to 14:1) for simultaneous C & N removal

　　作者：

　　Shaswati Saha, Rohan Gupta, Shradhanjali Sethi, Rima Biswas (✉)

　　作者单位：

　　CSIR-Human Resource Development Centre (CSIR-HRDC), India

　　通讯作者邮箱：

　　ra_biswas@neeri.res.in

　　关键词：

　　Methanogens（产甲烷菌）

　　Biological Nitrogen Removal (BNR)（生物脱氮）

　　Simultaneous（同步的）

　　Methammox（甲烷厌氧氨氧化）

　　C:N ratio（碳氮比）

文章亮点

　　新型生物脱氮系统Methammox可在宽C:N比（1.5:1-14:1）范围内实现同步脱氮除碳；

　　在高C:N比条件下，脱氮微生物体系由混合营养型转变为异养型，产酸菌可补偿自养脱氮菌减少造成的损失；

　　在高C:N比条件下，产甲烷菌可增加脱氮细菌（NRB）的适应性。

文章简介

　　与传统硝化-反硝化工艺相比，基于厌氧氨氧化（anammox）的生物脱氮（BNR）工艺更有利于降低有机碳成本、曝气成本、污泥处理成本和温室气体排放。基于anammox的BNR过程所需C:N比为0.5或更低。因此，实现氮和COD的同步去除将进一步扩大BNR工艺的经济效益和能源效益。自养的厌氧氨氧化菌与异养微生物合作，成为同步脱氮除碳的可持续策略。而在反硝化菌与自养微生物（如硝化菌）的组合工艺中，如同步硝化-反硝化（SND）、同步厌氧氨氧化-反硝化（SAD）和同步亚硝化、厌氧氨氧化和反硝化（SNAD），较高的C:N比会破坏反硝化菌和自养菌之间的协同作用。维持C:N比小于1.57对维持稳定的SAD过程至关重要，将C:N比从1.5增加到3.0可提高厌氧氨氧化系统的反硝化活性。据报道，将反硝化细菌与厌氧氨氧化菌的种群比例保持在0.3和0.4之间可有助于SAD工艺维持稳定的脱氮效果。在高C:N比下（>3.0），在亚硝酸盐的竞争中反硝化菌比厌氧氨氧化菌更有优势，且厌氧氨氧化菌活性可能受底物的抑制。研究表明，C:N比是基于厌氧氨氧化和反硝化实现C、N同步去除的瓶颈。

　　本研究建立了一个新型复合微生物系统——Methammox，全面分析了产甲烷菌和NRB在单个系统中的功能特性，在不同C:N比（1.5:1-14:1）条件下探索该工艺同步脱氮除碳的可行性。结果表明，在低C:N比（≤2:1）和高C:N比（≥9:1）条件下实现了稳定的COD和氨去除率（55%~60%）。产甲烷菌的种群丰度相当稳定，但随着C:N比从低到高转变，脱氮微生物系统从混合营养型转变为异养型。在高C:N比下，自养NRB（氨氧化细菌、亚硝酸盐氧化细菌和厌氧氨氧化菌）的减少可被能进行异养反硝化的发酵菌群所补偿。因此，Methammox系统的功能可塑性能够耐受较宽的C:N比。

文章摘要图

编委点评

　　在废水处理系统中，同步脱氮除碳一直是研究热点。如何低成本、高效率地去除污水中的COD和氮已经成为实际工程应用中亟待解决的科学问题。本研究阐明了在宽 C:N比条件下，厌氧产甲烷菌与脱氮细菌（NRB）的功能及协作关系，能在Methammox系统中实现C、N的同步去除。结果表明，在较低（≤2:1）和较高（≥9:1）C:N 比的条件下，COD和氨均取得良好且稳定的去除效果。本研究成果进一步丰富了同步脱氮除碳的技术路线和工艺类型。

　　编者 | 金仁村

　　点评 | 金仁村

致  谢

　　金仁村，杭州师范大学教授，FESE青年编委。主要研究方向为水污染控制工程，中国微生物学会环境微生物学专委会委员、中国生态学学会微生物生态学专委会委员、浙江省环境科学学会常务理事，浙江省“杰出青年基金”获得者，浙江省“中青年学科带头人”、浙江省“151人才”、杭州市“131人才”（重点资助层次），曾获2017年浙江省科技进步二等奖。以第一发明人身份获发明专利授权70余件（成果转化12件）；以第一或通讯作者身份在Environ. Sci. & Technol., Water Res., Environ. Int., Chem. Eng. J., Renew. Sust. Energ. Rev.等国内外学术刊物上发表论文190余篇，其中SCI收录160余篇，TOP期刊140余篇。2020年和2021年连续入选爱思唯尔“中国高被引学者”榜单。

期刊简介

《前沿》系列英文学术期刊

　　由教育部主管、高等教育出版社主办的《前沿》（Frontiers）系列英文学术期刊，于2006年正式创刊，以网络版和印刷版向全球发行。系列期刊包括基础科学、生命科学、工程技术和人文社会科学四个主题，是我国覆盖学科最广泛的英文学术期刊群，其中13种被SCI收录，其他也被A&HCI、Ei、MEDLINE或相应学科国际权威检索系统收录，具有一定的国际学术影响力。系列期刊采用在线优先出版方式，保证文章以最快速度发表。

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