破解复杂有机物对厌氧氨氧化-硫自养反硝化耦合系统处理垃圾渗滤液的影响机制及其代谢适应

本研究系统揭示复杂有机物在全程垃圾渗滤液条件下对厌氧氨氧化(Anammox)-硫自养反硝化(SAD)耦合系统的抑制机制，通过GC×GC-TOFMS和宏基因组学分析证实系统可实现98.54%的总氮去除率，解析了有机物分子量分级去除规律及硫代谢途径转向Sox系统的适应性演化，为高有机负荷废水生物处理提供理论支撑。

　　

Highlight

厌氧氨氧化-硫自养反硝化耦合系统在全程垃圾渗滤液处理中展现出卓越性能！系统总氮去除率高达98.54±0.42%，其中Anammox贡献89.47%，SAD贡献10.53%。GC×GC-TOFMS分析揭示小分子有机物（<600 Da）被优先降解，去除率达72.33%，显著缓解了SAD工艺压力。宏基因组学研究发现低分子量有机物通过增强电子传递和功能基因表达，同步促进DNRA（异化硝酸盐还原成铵）、短程反硝化与Anammox过程。值得关注的是，硫代谢途径逐渐转向由Sulfurimonas介导的Sox通路，体现了自养微生物在有机胁迫下的代谢适应性进化！

Reactor configuration and inoculated sludge

本研究采用两级厌氧氨氧化(Anammox)-硫自养反硝化(SAD)耦合系统，Anammox反应器（R1）与SAD反应器（R2）均采用上流式厌氧污泥床(UASB)构型。各反应器有效容积1.2L，水力停留时间(HRT)控制在12小时。通过恒温加热带将温度稳定在30±1°C，并采用铝箔包裹避免光养微生物干扰。

Enhanced nitrogen removal performance in Anammox–sulfide autotrophic denitrification coupled process

根据进水有机负荷变化，实验分为四个阶段（附图1）。无渗滤液添加的Phase I阶段(COD=0mg/L)时，Anammox系统即表现出稳定的氮去除性能：NH₄⁺-N去除率89.32±2.06%，NO₂^?-N去除率78.32±2.84%。随着渗滤液比例逐步提升，氮去除效能持续增强，最终在全程渗滤液进水条件下达到最优性能。

Conclusion

厌氧氨氧化-SAD耦合系统在全程渗滤液进水条件下实现98.54±0.42%的总氮去除率(TNRE)。Anammox贡献率从78.46%提升至89.47%，而SAD贡献率相应从21.54%降至10.53%。GC×GC-TOFMS分析表明两级系统协同实现了小分子有机物（<600Da）的系统性清除，重点针对脂肪族化合物。微生物群落发生结构性重组，硫代谢途径转向Sox系统主导，体现了自养菌群对有机胁迫的代谢适应性。