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为解决低温下活性污泥系统微生物活性降低、脱氮效能受影响的问题，研究人员开展 HNADB 生物强化活性污泥系统研究。通过不同接种比例 batch 实验发现，高比例（80%、100%）显著提升总氮（TN）去除率，影响微生物群落及抗生素抗性基因（ARGs）。为低温废水处理提供策略。
在污水处理的世界里，低温如同一只拦路虎，让活性污泥系统中的微生物们活力大减。当水温低于 15°C，负责氮转化的细菌们仿佛被按下了 “暂停键”，脱氮效率大幅下降，这成为低温环境下废水处理面临的棘手难题。如何让活性污泥系统在低温中依然保持高效的脱氮能力？寻找一种能抵御低温、提升脱氮效能的 “得力助手” 迫在眉睫。异养硝化好氧反硝化菌（HNADB）进入了研究者的视野，这类细菌不仅能在有氧条件下同时完成硝化和反硝化过程，更有着出色的低温耐受能力，被视为低温环境下生物强化的理想选择。然而，以往关于 HNADB 的研究多集中于单一菌株，且对于不同接种比例对系统脱氮性能、微生物群落结构及抗生素抗性基因（ARGs）的影响尚不清楚。为了填补这些研究空白，来自国内的研究人员开展了相关研究，试图揭开 HNADB 在不同接种比例下的作用奥秘，该研究成果发表在《Biochemical Engineering Journal》。
研究人员使用的主要关键技术方法包括：通过将具有 HNAD 功能的活性污泥（经氧氟沙星和 2 (5H)- 呋喃酮联合胁迫）与常规硝化活性污泥按 0%、20%、50%、80%、100% 的体积比例混合，构建了 Mix0、Mix20、Mix50、Mix80 和 Mix100 共 5 个微宇宙系统（样本队列来源明确），并通过批次实验对各系统的脱氮性能、微生物群落结构、功能基因及 ARGs 进行分析。
硝化与总氮（TN）去除性能变化
通过监测各系统出水 NH??-N 浓度发现，Mix0、Mix20、Mix50 和 Mix80 系统的平均出水 NH??-N 浓度均低于 2 mg/L，而 Mix100 系统浓度显著升高至 13.68 mg/L。第 16 周期的结果显示，随着接种比例增加，硝化速率逐渐下降，Mix80 和 Mix100 的硝化速率分别为 0.61 和 0.29 mg NH??-N/g，这与先前研究中种子污泥的表现一致。与之相对的是，高接种比例（80% 和 100%）显著提升了总氮（TN）去除率，分别提高了 32.75% 和 43.62%，表明系统脱氮主要依赖异养反硝化过程。
微生物群落结构变化
对微生物群落的分析表明，较高的 HNADB 接种比例使群落多样性增加，但丰富度降低。在所有系统中，优势类群（AT）均占主导地位，且在高接种处理中进一步富集。高接种比例系统富集了反硝化细菌（DNB）、HNADB（如 Thauera、Hyphomicrobium、Rhodococcus 等属），同时减少了硝化微生物及其相关基因的丰度。这一变化揭示了 HNADB 通过重塑微生物群落结构，增强系统的脱氮能力。
抗生素抗性基因（ARGs）动态
研究发现，随着时间推移，ARGs 的多样性增加，但丰度降低。反硝化细菌（DNB）和 HNADB 可能是 ARGs 的宿主，而硝化微生物对抗生素表现出更高的敏感性。这提示在生物强化过程中，HNADB 的引入可能对 ARGs 的分布和传播产生影响，需进一步关注其环境风险。
研究结论表明，在低温条件下，利用 HNADB 对活性污泥系统进行生物强化可显著提升脱氮性能。较高的接种比例虽降低了硝化效率，但通过富集反硝化细菌（DNB）和 HNADB，增强了总氮（TN）去除能力，同时改变了微生物群落的多样性和结构。此外，HNADB 的接种还影响了抗生素抗性基因（ARGs）的动态，为低温废水处理中生物强化策略的应用提供了新的视角。这项研究不仅揭示了 HNADB 在低温环境下的作用机制，也为解决低温废水处理中的脱氮难题提供了一种有效的生物强化策略，有助于优化废水处理工艺，提升低温条件下污水处理系统的稳定性和效率，对环境保护和水资源可持续利用具有重要的现实意义。
