低溶解氧条件下AOA-AGS工艺中部分硝化-内源反硝化-厌氧氨氧化协同作用强化低碳氮比污水脱氮机制研究

针对低碳氮比(C/N)污水脱氮效率低、能耗高的难题，本研究通过调控溶解氧(DO)至0.5±0.2 mg/L，在厌氧/好氧/缺氧-好氧颗粒污泥(AOA-AGS)系统中实现总无机氮(TIN)去除率82±9%，揭示了脱氮糖原积累菌(DGAOs)与厌氧氨氧化菌(Anammox)的协同作用机制，为低碳污水处理提供新策略。

　　

随着全球城市化加速，低碳氮比(C/N)污水处理成为环境领域重大挑战。传统活性污泥法依赖高耗氧和有机碳源，而厌氧氨氧化(Anammox)技术虽节能却对溶解氧(DO)敏感。如何实现低DO条件下高效脱氮，成为破解污水处理"高能耗-低效率"矛盾的关键。

中国国家自然科学基金支持的研究团队在《Bioresource Technology》发表论文，通过调控DO从5-7 mg/L降至0.5±0.2 mg/L，构建厌氧/好氧/缺氧-好氧颗粒污泥(AOA-AGS)序批式反应器。研究发现：在128天固体停留时间(SRT)下，脱氮糖原积累菌(DGAOs)如Candidatus_Competibacter(占比43.09%)主导内源反硝化，与厌氧氨氧化菌Candidatus_Brocadia协同作用，使总无机氮(TIN)去除率稳定在82±9%。

关键技术包括：采用人工模拟污水控制C/N=230/50，通过DO梯度调控(5-7→1.5→0.5 mg/L)结合分子生物学分析微生物群落演变，利用氮磷浓度监测评估系统性能。

【Seeding sludge and wastewater】
采用实验室规模SBR接种好氧颗粒污泥，人工污水以NH₄Cl为氮源(50 mg/L NH₄⁺-N)，CH₃COONa为碳源，精确控制C/N比。

【Nutrient removal performance】
DO降至0.5 mg/L时，NH₄⁺-N完全去除，NO₃^--N积累减少。温度升高至25°C促进内源反硝化，TP去除率波动反映聚磷菌与DGAOs的竞争关系。

【Conclusions】
低DO条件下，DGAOs通过糖原代谢驱动内源反硝化，与Anammox形成互补：前者去除NO₃^--N，后者直接转化NH₄⁺-N和NO₂^--N。微生物群落分析显示，Candidatus_Competibacter丰度与TIN去除率呈正相关，而丝状菌增殖被抑制保障了颗粒稳定性。

该研究首次阐明AOA-AGS在低DO下的三重脱氮路径：(1)部分硝化将NH₄⁺-N氧化为NO₂^--N；(2)Anammox直接消耗NH₄⁺-N/NO₂^--N；(3)DGAOs以内源碳源还原NO₃^--N。这种协同机制使系统在C/N<5时仍保持高效脱氮，较传统工艺节能30%以上，为城市污水厂提标改造提供理论支撑。