强化固液转化与生物量合成的异养氨同化系统在含盐废水中实现营养物高效去除的机制研究

为解决高盐废水处理中营养物去除效率低及资源回收难题，研究人员通过调控水力停留时间(HRT)优化异养氨同化(HAA)系统性能。研究发现8 h HRT条件下总氮(TN)和磷(PO43--P)去除率分别达94%和80%，低HRT(6-8 h)通过促进glnA基因表达和微生物协作显著提升代谢速率。该研究为高盐废水处理提供了兼顾效率与经济性的优化策略。

　　

含盐废水处理正面临双重挑战：一方面，海鲜加工、腌制品生产等行业排放的高盐废水中富含NH₄⁺-N和PO₄^3--P等污染物，传统生物脱氮(BNR)工艺在高盐环境下易出现微生物活性抑制；另一方面，可持续发展要求将废水中的氮转化为可回收资源而非直接排放。异养氨同化(HAA)技术因其在高盐条件下的稳定性和93%以上的脱氮效率备受关注，但如何平衡处理效率与运行成本仍是工程化应用的瓶颈。

中国的研究团队通过构建四组不同HRT(6/8/12/16 h)的序批式反应器(SBR)，结合宏基因组学、酶活性检测等技术，系统解析了HRT对HAA系统的影响机制。研究采用长期运行监测(105天)、胞外聚合物(EPS)分析、高通量测序等方法，揭示了HRT通过调控微生物群落组装和代谢通路实现营养物高效去除的规律。

Experimental setup and operation condition
研究设置6/8/12/16 h四个HRT梯度的SBR反应器，接种长期运行的HAA污泥。稳定期(0-15天)各系统NH₄⁺-N去除率均达88-90%，调节期(16-105天)通过逐步缩短HRT观察系统适应性。

Long-term operational performance
8 h HRT系统表现最优，TN和PO₄^3--P去除率分别达94%和80%。低HRT(6-8 h)促进氮代谢基因(glnA)表达和谷氨酰胺合成酶活性，氨基酸产量提升1.8倍。微生物分析显示Vibrio和Alcaligenes在低HRT下丰度增加，种间协作增强。

Conclusion
该研究证实HRT通过三重机制优化HAA系统：(1)6-8 h HRT加速底物代谢和生物量合成；(2)调控EPS中蛋白质/多糖比例至2.1:1，增强污泥絮凝性；(3)确定性过程主导群落组装，筛选出适应高负荷的异养菌群。研究为高盐废水处理提供了HRT优化窗口(6-8 h)，相比传统BNR工艺减少20%运行成本，同时实现氮资源回收。

这项发表于《Environmental Research》的研究首次阐明了HRT在HAA系统中的调控网络，其创新性体现在：(1)发现HRT与代谢速率的非线性关系，打破"HRT越长效果越好"的认知；(2)揭示低HRT下微生物通过缩小生态位宽度增强协作的适应策略；(3)提出将HAA系统HRT控制在6-8 h可兼顾90%以上脱氮效率和经济效益，为工程应用提供了直接指导。研究团队获得的国家重点研发计划(2022YFC2807503)等基金支持，也反映出该成果在国家水资源战略中的重要意义。