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为解决水体富营养化问题，研究人员以 DPR 技术为核心，通过两组 SBR 反应器（R1 厌氧 / 缺氧、R2 厌氧 / 好氧 / 缺氧模式）探究 DPAOs 与 PAOs 共存机制及关键因素影响。发现 R1、R2 最大释磷 FA 浓度分别为 1.0、0.6 mg/L，优化出 COD 240 mg/L、NO?? 12 mg/L 等参数，为低碳水处理提供支撑。
水体富营养化如同生态系统的 “慢性毒瘤”，氮、磷等营养元素随地表径流不断涌入河湖，打破水生生物平衡，威胁生态多样性。尽管污水处理技术持续升级，氮磷污染导致的河湖富营养化难题仍未彻底攻克。反硝化除磷（DPR）技术因能实现 “一碳两用” 的碳源高效利用特性，成为破解这一困局的希望之光。该技术依赖反硝化聚磷菌（DPAOs），其以硝酸盐（NO??）或亚硝酸盐为电子受体，可同步脱氮除磷，相较传统好氧聚磷菌（PAOs）更具低碳优势。然而，DPAOs 与 PAOs 共存时的竞争机制、游离氨（FA）、碳源、硝酸盐等关键因素对系统性能的影响，以及不同运行模式（如厌氧 / 缺氧与厌氧 / 好氧 / 缺氧）下的微生物群落差异，仍需深入解析。
为揭开这些科学谜题，国内研究团队开展了相关研究。研究成果发表在《Biochemical Engineering Journal》。
研究采用两组序批式反应器（SBR），R1 运行厌氧 / 缺氧（A/A）模式以富集 DPAOs，R2 运行厌氧 / 好氧 / 缺氧（A/O/A）模式，对比分析不同模式下的微生物群落结构与除磷性能。研究主要运用了扫描电子显微镜（观察污泥表面形态）、微生物高通量测序（分析群落组成）、批次实验（探究 FA、NO??、碳源浓度对释磷 / 吸磷的影响）等技术，同时监测污泥体积指数（SVI??）、胞外聚合物（EPS）分泌等指标。
关键因素对除磷性能的影响
通过不同 NO??浓度（4-30 mg/L）条件下的 COD 去除实验发现，厌氧阶段是碳源摄取的主要时段，NO??浓度对碳源摄取无显著影响。进一步优化得出，系统缺氧段前最佳 NO??浓度为 12 mg/L，此时反硝化与吸磷效率协同提升。
在 FA 影响研究中，R1（A/A 模式）与 R2（A/O/A 模式）的最大释磷量分别出现在 FA 浓度 1.0 mg/L 和 0.6 mg/L 时，表明不同模式下微生物对 FA 的耐受性存在差异，A/A 模式更利于 DPAOs 在较高 FA 环境下发挥作用。
碳源浓度实验显示，当 COD 为 240 mg/L 时，系统氮磷去除效率最佳，既满足微生物对挥发性脂肪酸（VFA）的摄取需求，又避免碳源过剩引发的污泥膨胀问题。
微生物群落与污泥特性
扫描电镜观察发现，两组反应器内均形成以球状菌为主的颗粒污泥，R1 中 DPAOs 相对丰度显著高于 R2，印证 A/A 模式对 DPAOs 的富集优势。高通量分析揭示，A/A 模式下 DPAOs 的关键功能基因（如反硝化酶基因、聚磷合成酶基因）表达量更高，而 A/O/A 模式因好氧阶段的存在，PAOs 与 DPAOs 形成共存体系，但 DPAOs 竞争优势略逊。
污泥特性方面，A/A 模式的 SVI??值更低，污泥沉降性能更优，EPS 分泌量与微生物吸附能力呈正相关，表明 DPAOs 主导的系统更易形成结构稳定的颗粒污泥，增强工艺运行稳定性。
结论与意义
本研究证实，厌氧 / 缺氧与厌氧 / 好氧 / 缺氧模式均能实现 DPR 系统的有效运行，但 A/A 模式通过直接富集 DPAOs，展现出更强的低碳处理潜力。关键运行参数优化为：COD 240 mg/L、NO?? 12 mg/L，FA 浓度需根据模式调整（A/A 模式 1.0 mg/L、A/O/A 模式 0.6 mg/L）。微生物群落分析明确了 DPAOs 与 PAOs 的共存机制，为通过调控电子受体（氧气 / 硝酸盐）比例优化菌群结构提供了理论依据。
该研究不仅揭示了 FA 阈值对 DPAOs 与 PAOs 代谢的差异化影响，还首次证实 A/A 模式可直接高效富集 DPAOs，为低能耗污水脱氮除磷工艺的开发提供了新路径。研究成果对推动低碳水处理技术发展、缓解水体富营养化危机具有重要现实意义，为污水处理厂的工艺升级改造提供了关键技术参数与微生物调控策略。
