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本文聚焦低温下厌氧氨氧化（Anammox）难题，探讨铁补充剂和低温活性调节剂（CARs）等外源促进剂的作用。分析其对系统运行性能、功能酶活性和微生物丰度的影响，提出双调制策略，为 Anammox 在低温地区应用提供新思路。
厌氧氨氧化（Anammox）的优势与困境
厌氧氨氧化（Anammox）过程在污水处理的脱氮环节堪称 “明星技术”。它凭借超高的成本效益和碳中和特性，彻底革新了传统的脱氮方式，让污水处理在经济与环保层面实现了双赢，极大地推动了污水处理行业向绿色、高效方向发展 。
不过，这项技术有个 “致命弱点”，那就是厌氧氨氧化菌（AnAOB）对低温极度敏感。一旦温度降到 15°C 以下，AnAOB 的代谢就像被按下了 “暂停键”，迅速受到抑制。这使得在寒冷地区，Anammox 工艺难以持续稳定运行，成为其推广应用的关键瓶颈。想象一下，在北方的冬季，污水处理厂的 Anammox 系统效率大幅下降，污水中的氮无法有效去除，不仅会影响水质，还可能对环境造成污染，这显然与 Anammox 的绿色环保初衷背道而驰。
外源刺激策略带来新希望
好在科研人员并未被这一难题难倒，近年来，外源刺激策略取得了重大突破，为解决 Anammox 低温困境带来了曙光。其中，铁补充剂和低温活性调节剂（CARs）备受关注，它们就像是 AnAOB 的 “专属保镖”，能在低温环境下保护和促进其生长、代谢。
这两种物质之所以脱颖而出，是因为它们具备独特的优势。一方面，它们在操作上与现有污水处理系统高度兼容，不需要对设备进行大规模改造，就可以轻松添加到系统中发挥作用，大大降低了应用成本和技术难度；另一方面，它们作用机制多样，可以从多个角度帮助 AnAOB 应对低温挑战，展现出了强大的适应性和灵活性。
铁补充剂和 CARs 在低温 Anammox 系统中的作用剖析
科研人员深入研究了铁补充剂和 CARs 作为外源促进剂在低温 Anammox 系统中的表现，从多个维度进行了全面分析。
- 系统运行性能：在低温条件下，添加铁补充剂或 CARs 后，Anammox 系统的脱氮效率明显提升。原本因低温而 “萎靡不振” 的系统，在它们的作用下逐渐恢复了活力，对污水中氨氮和亚硝酸盐氮的去除能力显著增强，就像给 Anammox 系统注入了一剂 “强心针”，让它重新高效地运转起来。
- 功能酶活性：铁和 CARs 对 AnAOB 体内的关键功能酶活性影响重大。例如，肼氧化酶（HzO）和亚硝酸盐还原酶（Nir）等酶，在铁和 CARs 的刺激下，活性显著提高。这些酶就像是 AnAOB 代谢过程中的 “小助手”，它们活性增强，意味着 AnAOB 的代谢反应能够更加顺畅地进行，从而加快了氨氮和亚硝酸盐氮的转化速度，进一步提升了系统的脱氮效果。
- 微生物丰度：研究还发现，铁和 CARs 能够促进 AnAOB 的生长繁殖，增加其在系统中的数量。就好比为 AnAOB 营造了一个更加适宜的 “居住环境”，让它们能够在低温下也能安居乐业，不断繁衍后代，使得系统中 AnAOB 的 “队伍” 越来越壮大，为高效脱氮提供了坚实的微生物基础。
双调制策略的提出与展望
尽管铁补充剂和 CARs 单独使用时都能在一定程度上缓解 Anammox 低温抑制问题，但单一因素的方法仍存在局限性。为了进一步突破这一困境，科研人员创新性地提出了双调制策略，即将铁螯合的 CARs 复合物应用于低温 Anammox 系统。
这种双调制策略巧妙地结合了铁和 CARs 的优势。铁可以激活 AnAOB 的代谢，就像给 AnAOB 的 “能量引擎” 加足了油，让它们能够更积极地参与脱氮反应；而 CARs 则能提供低温保护，像是给 AnAOB 穿上了一件 “保暖外套”，使其在寒冷环境中也能保持良好的生理状态。两者相互配合，有望实现低温下 Anammox 全年稳定运行，为寒冷地区的污水处理带来全新的解决方案。
在气候变化的大背景下，随着循环经济理念在废水处理基础设施建设中的深入贯彻，这篇从机制到应用的综述为推动 Anammox 技术的广泛应用提供了至关重要的见解。相信在科研人员的不断努力下，未来 Anammox 技术将在更广阔的领域发光发热，为保护水环境、促进可持续发展做出更大的贡献。
