连续流优于序批式操作：低铵寡营养条件下全程氨氧化细菌富集的机制解析

《Bioresource Technology》：Continuous flow outperforms sequencing batch operation: Mechanistic insights into the enrichment of complete ammonia oxidizing bacteria under low-ammonium, oligotrophic conditions

本文系统比较了连续流生物膜反应器（CFBR）与序批式生物膜反应器（SBBR）在低铵（NH4+-N）寡营养条件下对全程氨氧化（comammox）细菌的富集效果。研究发现CFBR创造的稳定寡营养环境更利于comammox细菌（如Candidatus Nitrospira nitrosa）增殖，其amoA基因拷贝数达1.39×105 copies/mg，且微生物网络呈现更高铵亲和性（KNH4+?N=4.967 mg-N/L）及氮代谢基因上调特征，为低能耗污水脱氮技术优化提供了理论依据。

　　

Highlight

连续流操作显著提升全程氨氧化细菌富集：基于16S rRNA基因测序，Nitrospirota相对丰度从接种污泥的0.21%升至10.28%；comammox amoA基因拷贝数达1.39×10⁵ copies/mg生物量，较序批式反应器（SBBR）提高6.0倍。系统发育分析表明CFBR中优势菌为Candidatus Nitrospira nitrosa类comammox菌。底物亲和性实验显示CFBR富集微生物具有更高铵亲和力（K_NH4⁺_?N = 4.967 ± 1.771 mg-N/L）及更稳定的氨去除效率。

Reactor performance

CFBR与SBBR同步运行178天，模拟稳定与动态寡营养环境。CFBR进水NH₄⁺-N浓度稳定维持在2.8 mg/L，出水NO₃^?-N平均浓度为2.8 mg-N/L；而SBBR因间歇进水导致氮浓度波动显著。CFBR的氨去除效率（ARE）始终高于SBBR，且微生物群落表现出更优的铵转化稳定性。

Conclusions

本研究通过对比SBBR与CFBR在低铵条件下对comammox细菌的富集效果，明确稳定寡营养环境（CFBR）更利于comammox细菌增殖。CFBR中Nitrospirota相对丰度达10.28%，amoA基因拷贝数显著提升，且菌群呈现高底物亲和性与关键氮代谢基因（如amoABC）上调特征。微生物网络分析进一步揭示CFBR中Nitrospirota通过与有机碳代谢类群互作增强适应性，为comammox驱动型污水脱氮工艺优化提供了新策略。