微生物电解池耦合阳极氨氧化与氢营养反硝化实现废水高效脱氮

本文创新性地将微生物电解池（MEC）与氢营养反硝化技术耦合，在单室反应器中实现同步氨氮（NH4+-N）和硝酸盐（NO3?-N）去除。研究证实该系统在200 mg/L氨氮负荷下总氮去除率达57.8%，且能持续产甲烷，为废水处理提供了节能高效的新策略。

　　

Highlight

本研究亮点在于通过单室微生物电解池（MEC）实现了同步阳极氨氧化与氢营养反硝化（SAHD），在厌氧条件下达成57.8%的总氮去除率，同时持续产出甲烷。该系统突破了传统多级处理的限制，为低碳足迹废水处理提供了新范式。

Ammonia-nitrogen removal

在仅含200 mg/L氨氮（无硝酸盐）的进水条件下，MEC通过两种途径高效脱氮：1）阳极直接电化学氧化产生羟基自由基（·OH）分解NH₄⁺（见反应式3）；2）氯离子介导的间接氧化生成次氯酸（HClO）。有趣的是，添加硝酸盐会抑制氨氮去除效率，这可能是由于微生物对电子受体的竞争所致。

Conclusion

单室MEC系统通过阳极电化学通路（直接/间接氨氧化）与生物通路（异养/氢营养反硝化）的协同作用，实现了"甲烷生产-脱氮"双赢。尽管存在氧化亚氮（N₂O）排放问题，但阳极优势菌群Pseudothauera和Clostridium的富集为系统稳定性提供了保障。该技术为高有机碳废水单级处理提供了创新解决方案。