厌氧氨氧化反应器中脱氮性能与N2O排放的调控机制：反应器设计对微生物群落及工艺效能的影响

《Journal of Bioscience and Bioengineering》：Nitrogen removal and N 2O emissions in anammox reactors: Influence of reactor design on process performance and microbial communities

本研究通过对比序批式反应器(SBR)与连续流搅拌槽反应器(CSTR)在两种生物量浓度下的运行表现，揭示了反应器构型对厌氧氨氧化(anammox)工艺脱氮效率(NRE)和N2O排放的关键影响。研究发现SBR在5.44 g L?1生物量时实现70.7% NRE且N2O减排56%，微生物组分析表明Candidatus Jettenia caeni的富集与nosZ基因表达差异是调控N2O排放的核心因素。

　　

Highlight亮点发现

在生物量提升至5.44 g L^?1的第二阶段，序批式反应器(SBR)展现出显著优势：脱氮效率(NRE)达70.7±14.1%，较连续流搅拌槽反应器(CSTR2)提升2.8个百分点，且N₂O排放量较第一阶段降低56%。基因分析揭示，anammox特异性16S rRNA基因(Amx809f/Amx1066r引物检测)的丰度与NRE呈正相关，而反硝化基因nirS/nirK的表达则与工艺性能负相关。

Section snippets研究片段

Anammox reactors and operating conditions反应器运行条件

三组实验室规模反应器(SBR、无回流CSTR1、带回流CSTR2)采用合成培养基运行，含NH₄Cl(200 mg-N/L)和KNO₂(200 mg-N/L)作为底物，并添加微量元素溶液。独特的回流设计使SBR形成溶解氧梯度，这可能是其性能优异的关键。

Performance comparison反应器性能对比

第二阶段数据显示，SBR的氮去除速率(NRR)达0.428±0.181 kg-N m^?3 d^?1，显著高于CSTR1的0.196±0.074。微生物多样性指数揭示有趣现象：Shannon指数最高(5.04)的CSTR1反而表现最差，说明功能菌群富集比单纯多样性更重要。主导菌Candidatus Jettenia caeni的占比与nosZ基因(特别是II型)表达差异，共同解释了N₂O减排的机制。