热预处理强化部分反硝化/厌氧氨氧化：激活原位溶解性有机碳提升市政污水脱氮效能

针对市政污水低碳氮比(C/N)制约部分反硝化/厌氧氨氧化(PD/A)工艺脱氮效率的难题，研究人员创新性地采用热预处理技术深度利用原位碳源。通过100℃加热30分钟使sCOD/NO3 - -N比从1.47提升至2.02，实现脱氮效率提升12%，并揭示酪氨酸类蛋白和腐殖酸类物质的释放促进反硝化的机制。该研究为PD/A工艺的工程化应用提供了理论支撑。

　　

市政污水处理领域长期面临低碳氮比制约脱氮效率的瓶颈问题。传统硝化-反硝化工艺能耗高，而基于厌氧氨氧化(anammox)的工艺虽节能却受限于主流污水碳源不足。部分反硝化耦合厌氧氨氧化(PD/A)技术虽能利用污水原位有机质，但如何深度开发这些碳源仍是重大挑战。

广州大学的研究团队在《Bioresource Technology》发表的研究中，创新性地提出热预处理强化PD/A工艺的策略。通过100℃加热30分钟预处理，成功将sCOD/NO₃
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-N比从1.47提升至2.02，使氮去除效率(NRE)显著提高12%。研究发现，热预处理释放的酪氨酸类蛋白和腐殖酸类物质成为反硝化的关键碳源，同时驱动微生物群落向OLB8等反硝化菌富集。尽管Candidatus Brocadia仍占优势，但碳代谢相关基因的丰度增加揭示了系统代谢网络的适应性重构。

研究采用了两套3.0L的序批式反应器(SBR)进行对比实验，通过长期监测氮转化指标结合三维荧光光谱分析有机物组分。高通量测序技术解析了微生物群落结构变化，PICRUSt2预测了功能基因代谢通路。

【氮去除性能】阶段I验证了PD/A系统的稳定性，阶段II显示热预处理组RA的NRE达89±5%，显著高于对照组。sCOD/NO₃
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-N比的提升直接关联脱氮效能改善。

【有机物转化】热预处理使pCOD向sCOD转化率提高37%，荧光光谱显示酪氨酸类(峰B)和腐殖酸类(峰C)物质显著增加，这两类物质与NO₃
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-N还原呈现强相关性。

【微生物群落】虽然anammox菌Candidatus Brocadia保持优势(8.2-11.6%)，但反硝化菌OLB8、unclassified_c_OLB14等相对丰度提升2-3倍，形成功能互补的菌群结构。

【代谢通路】KEGG预测显示碳代谢基因(ko01200)上调15%，尤其是糖酵解和TCA循环相关酶编码基因，证实系统碳利用能力增强。

该研究突破性地证明，无需外加碳源，通过物理预处理激活污水内源碳即可显著提升PD/A性能。这不仅为市政污水脱氮提供了经济高效的新方案，更开创了"废物即资源"的循环利用模式。从工程应用角度看，热预处理操作简单、易于放大，且避免外碳源运输储存问题，具有显著的产业化推广价值。研究揭示的有机物组分-菌群-代谢网络协同机制，为后续工艺优化提供了精准调控靶点。