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针对部分亚硝化 / 厌氧氨氧化（PN/A）系统处理低氨废水时氧气需求冲突与基质竞争问题，研究人员在序批式反应器（SBR）中采用污泥沉降驱动空间分隔策略。结果实现超 430 mg-N?L?1?d?1 脱氮率，抑制亚硝酸盐氧化菌（NOB），为市政废水主流脱氮提供新路径。
在污水处理领域，如何高效处理低氨氮浓度的城市生活污水一直是难题。部分亚硝化 / 厌氧氨氧化（PN/A）技术作为一种自养脱氮路径，虽能大幅降低曝气成本，却面临氧气需求冲突、功能微生物基质竞争以及亚硝酸盐氧化菌（NOB）干扰等挑战。传统运行条件下，系统脱氮率（NRR）普遍仅约 100 mg-N?L?1?d?1，难以满足低氨废水处理需求。为突破这些瓶颈，国内研究团队开展了相关研究，其成果发表在《Bioresource Technology》。
研究人员来自国内机构，在序批式反应器（SBR）中提出污泥沉降驱动的空间分隔策略，通过利用生物量沉降性能差异，将氨氧化细菌（AOB）主导的絮体与厌氧氨氧化细菌（AnAOB）富集的颗粒分别置于好氧上层区域和缺氧底层区域，并通过内部回流实现亚硝酸盐的高效传输。
研究主要采用的关键技术方法包括：实时跟踪进出水氮浓度以评估系统功能，通过微生物活性测定（如 AOB、AnAOB、NOB 活性检测）和丰度分析（如 NOB 丰度检测）探究微生物特性，利用功能基因分析（检测 amoA、hao、hzs、hdh 基因表达）验证 PN/A 活性，开展空间原位循环测试分析亚硝酸盐利用效率，同时进行反应器配置与工艺参数调控（如 SBR 结构设计、污泥接种与预处理）。
增强 PN/A 系统脱氮率的污泥分隔策略
通过接种经游离亚硝酸（FNA）预处理的絮状污泥构建部分亚硝化（PN）过程，初始阶段受 FNA 影响，出水 NH??-N 浓度较高（达 30.02 mg?L?1）。随着反应器运行，AOB 活性逐步恢复，出水 NH??-N 浓度下降，系统实现高脱氮率，验证了污泥分隔策略对提升 PN/A 系统性能的有效性。
结论
本研究在 SBR-PN/A 系统中实现低氨废水的高脱氮率。通过空间分隔 AOB 主导絮体（好氧上层）与 AnAOB 颗粒（缺氧下层），创造最优生长条件，在进水 NH??-N 为 46.5±3.0 mg?L?1 时，脱氮率达 430 mg-N?L?1?d?1，AOB 活性提升 35 倍，AnAOB 活性达 0.33 g-N?g-SS?1?d?1，同时将 NOB 丰度抑制至 0.27%，活性持续低于 0.01 g-N?g-SS?1?d?1。空间原位循环测试显示超 97% 亚硝酸盐被 AnAOB 利用，证实功能微生物分区有效性。
该研究提出的污泥沉降驱动空间分隔策略为市政污水处理主流脱氮提供了可扩展、节能的新方法，为 PN/A 系统的进一步优化与应用奠定了科学基础，有助于污水处理厂实现减污降碳目标，对解决城市污水脱氮难题、推动可持续水处理技术发展具有重要意义。
