编辑推荐：
为解决低碳氮比（C/N）废水处理中传统异养生物脱氮（BNR）成本高、过程复杂，以及硫驱动自养反硝化（SADN）硫酸盐积累等问题，研究人员对新型菌株 Thauera sp. AutoDN2 展开研究，发现其能高效去除硝酸盐且减少硫酸盐生成，为废水处理提供新途径。
在如今的生态环境中，水体富营养化问题愈发严重，罪魁祸首便是来自各种非点源的人为营养物质输入。为了缓解这一困境，废水处理厂排放的污水必须遵循严格的氮排放标准。在众多脱氮方法里，生物氮去除（Biological Nitrogen Removal，BNR）凭借其经济高效和环境友好的特性，成为了大家公认的理想选择。
然而，传统的异养生物脱氮却有着明显的短板。它对碳氮比（C/N）有着较高的要求，通常需要达到 2.7 - 3.0 。一旦 C/N 比不达标，就必须额外添加外部有机碳，这无疑增加了处理成本，还让整个处理过程变得更加复杂。与此同时，在工业和市政废水中，存在着不少还原态硫化物，比如 S2?、S0、S2O32?等。这些硫化物本可以作为自养反硝化（Autotrophic Denitrification，AutoDN）的替代电子供体，也就是所谓的硫驱动自养反硝化（Sulfur-driven Autotrophic Denitrification，SADN）。其中，硫化物驱动的 SADN（Sulfide-driven S-SADN，S-SADN）备受关注，它能通过两个连续步骤，同时去除硝酸盐和硫化物。但问题也随之而来，一方面，自养细菌在这个过程中会产生过多的硫酸盐；另一方面，其生物量产量较低，这严重限制了 S-SADN 的广泛应用。
在这样的背景下，研究人员开始思考，有没有一种更好的解决办法呢？于是，来自未知研究机构的研究人员决定深入探索。他们将目光聚焦在一类特殊的细菌 —— 混合营养型细菌上，这类细菌能够利用有机和无机电子供体。研究人员致力于寻找一种新型菌株，期望它能克服传统处理方法的弊端。最终，他们成功分离出了 Thauera sp. AutoDN2 菌株，并对其展开了全面研究。该研究成果发表在了《Bioresource Technology》上。
研究人员在这项研究中运用了多种技术方法。首先是细菌的分离与筛选技术，通过系列稀释至绝迹法和琼脂振荡试验，从众多菌株中筛选出具有特定功能的菌株。接着，运用分析检测技术，对菌株在不同条件下的生长情况、硝酸盐和硫化物的去除效率、代谢产物等进行测定与分析，以此来深入了解菌株的特性。
耦合硫化物氧化和硝酸盐还原
研究人员通过系列稀释至绝迹法和琼脂振荡试验，成功找到了 4 个能将硫化物氧化与硝酸盐还原相耦合的菌落。在这 4 个菌落中，Thauera sp. AutoDN2 菌株脱颖而出，它在含有约 192mg-S/L 硫化物的自养反硝化培养基中培养时，对硝酸盐和硫化物的去除效率最高。这一发现为后续研究奠定了基础。
不同条件下菌株的性能表现
- 不同 S/N 比下的表现：研究人员对 Thauera sp. AutoDN2 菌株在不同硫化物与氮的比例（S/N）条件下进行研究。结果发现，在 S/N 比为 4.8 时，该菌株展现出超强的硝酸盐去除能力，去除率高达 99 ± 1% 。而且，在 S/N 比为 0.16 - 4.8 的范围内，硫代谢都很稳定，主要代谢产物为元素硫。这意味着它能有效减少硫酸盐的生成，降低二次污染。
- 对不同电子受体的偏好：研究还发现，无论初始亚硝酸盐浓度如何，Thauera sp. AutoDN2 菌株都更倾向于选择硝酸盐作为电子受体。这一特性对于优化废水处理工艺具有重要意义。
- 对有机碳源的利用能力：该菌株还具备降解多种挥发性脂肪酸（Volatile Fatty Acids，VFAs）的能力，其中对乙酸盐的利用效果最佳。这表明它在不同 C/N 比的废水中都能发挥作用，展现出良好的代谢适应性。
研究结论与讨论
综合各项研究结果，Thauera sp. AutoDN2 菌株展现出了巨大的应用潜力。它在 S/N 比为 4.8 时，不仅生长速率达到了 0.0675 ± 0.0037 h?1 ，还实现了高效的硝酸盐去除。而且在不同 S/N 比条件下，硫代谢稳定，元素硫作为主要产物，减少了硫酸盐的积累。同时，它对硝酸盐的偏好以及对多种 VFAs 的降解能力，使其在处理有机贫氮且含硫化物的废水时具有显著优势。
这项研究的意义非凡。它不仅发现了一种新型的混合营养型硫化物氧化菌 Thauera sp. AutoDN2，为废水处理提供了新的菌种资源；还揭示了其独特的代谢特性，为构建可持续的碳 - 氮 - 硫（C - N - S）循环提供了理论依据。这对于解决当前低碳氮比废水处理难题，推动废水处理技术的发展具有重要的指导作用，有望为相关领域带来新的突破。
