优化Comamonas 110接种策略实现活性污泥系统高效脱氮及稳定定殖的机制研究

本研究针对生物强化技术中功能菌株环境定殖难题，通过优化Comamonas 110接种策略（30%初始剂量结合参数调控），在SBR反应器中实现44%脱氮效率提升及15.22%稳定定殖。研究揭示该菌通过抑制NOB、激活AOB和EPS合成基因，优化TCA循环与氮代谢通路，为生物强化菌株定殖机制提供新见解。

　　

在环境修复领域，生物强化技术通过引入特定功能菌株提升污染物降解效率，但菌株在开放环境中的定殖稳定性始终是瓶颈问题。以活性污泥系统为例，传统两阶段脱氮工艺存在成本高、效率低等缺陷，而Comamonas等好氧反硝化菌虽能实现同步硝化反硝化，其长期定殖效果却缺乏实证。这一矛盾背后，是功能菌株与土著微生物的生态位竞争、环境参数适配等科学问题尚未系统解析。

江苏省"六大人才高峰"项目支持的研究团队在《Bioresource Technology》发表成果，通过接种剂量梯度实验（10%-40%）结合16S rRNA测序和宏基因组分析，发现30%接种量的Comamonas 110能在180天内维持15.22%群落丰度，使脱氮效率提升44%。该研究创新性揭示菌株通过代谢重编程（如上调NAR/NIR酶活性）和EPS介导的微生物共聚实现生态位占据。

关键技术包括：1) SBR反应器参数优化（DO 2-3 mg·L^-1）；2) 高通量测序分析微生物群落；3) Monod模型模拟生长动力学；4) 宏基因组解析代谢通路；5) 酶活性检测（硝酸还原酶NAR等）。

【Comamonas 110, activated sludge and medium used】
采用ATCC 700937菌株，在LB培养基中预培养后接种至市政污水厂活性污泥系统，通过DO调控建立微好氧环境。

【Effect of inoculum size on immediate nitrogen removal】
30%接种组（R4）实现NH₄⁺-N去除率91.2%，显著高于对照组（67.5%）。16S分析显示该组AOB相对丰度提升2.3倍，而NOB被抑制62%。

【Conclusion】
研究证实30%接种量可实现功能-生态平衡：1) 电子传递链优化使COD消耗降低30%；2) EPS合成基因激活促进生物膜形成；3) TCA循环基因上调增强能量代谢。该策略为生物强化技术的工程化应用提供理论框架。

讨论部分强调，Comamonas 110通过"代谢抢占"（如竞争亚硝酸盐底物）和"空间占位"（EPS共聚）双重机制打破土著微生物的竞争排斥，这种"生态位改造"策略对复杂微生物群落的定向调控具有普适意义。研究同时指出，过量接种（40%）会导致硝化菌群失衡，提示生物强化需精确控制"功能-稳态"阈值。