《Journal of Water Process Engineering》：Deciphering nitrogen removal enhancement mechanism in anammox reactor under various pyrite doses: Competition-driven multi-pathway nitrogen removal and enrichment synergy
编辑推荐：
•黄铁矿对厌氧氨氧化的增强效应及机制与其投加量相关。•黄铁矿诱导的NDFO与厌氧氨氧化过程的协同作用提高了氮去除率（NRR）（16%）。•1.2 g/L黄铁矿通过促进叶酸合成能力，进一步富集厌氧氨氧化菌（AnAOB）（13%）。•过量黄铁矿诱发氧化应激，并促使系统转向内源反硝
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黄铁矿对厌氧氨氧化的增强效应及机制与其投加量相关。
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黄铁矿诱导的NDFO与厌氧氨氧化过程的协同作用提高了氮去除率（NRR）（16%）。
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1.2 g/L黄铁矿通过促进叶酸合成能力，进一步富集厌氧氨氧化菌（AnAOB）（13%）。
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过量黄铁矿诱发氧化应激，并促使系统转向内源反硝化。
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铁-硫利用竞争驱动了氮去除途径的转变。
引言
厌氧氨氧化（anammox）是一种新型的、成本效益高的自养生物脱氮技术，可在缺氧环境下利用亚硝酸盐将铵氮转化为氮气 [1]。与传统硝化反硝化工艺相比，厌氧氨氧化工艺具有能耗低、无需有机碳源、污泥产量少以及反硝化性能高等显著优势 [2]，适用于低碳氮比氨氮废水（如稀土矿山氨氮废水）[3] 的处理。作为自养菌，厌氧氨氧化菌生长缓慢且对环境条件变化敏感 [4]。此外，在实际废水处理中，厌氧氨氧化过程还面临抗生素 [5]、有毒化学污染物 [6]、重金属离子 [7]、稀土离子 [8] 等污染物导致厌氧氨氧化菌活性降低的问题。
作为微调节因子，铁是厌氧氨氧化菌脱氮酶（铁硫簇）核心 [9] 的重要组成成分，在厌氧氨氧化菌的血红素生物合成、电子传递和能量代谢中发挥核心作用 [10], [11]。此外，亚铁离子可作为自养反硝化过程的电子供体，将厌氧氨氧化过程的副产物（硝酸盐）还原为氮气 [12]。然而，亚铁离子容易被氧化为溶解度较低的三价铁离子，导致其生物有效性显著降低 [13]。黄铁矿是地壳和矿山尾矿中广泛存在的天然矿物 [14]，具有含量高、价格低、可连续提供亚铁离子以及含还原性硫化物（可用于硫自养反硝化（SAD）过程 [15]）等优点。因此，黄铁矿在通过提高细菌活性和减少硝酸盐副产物来增强厌氧氨氧化过程方面具有显著潜力 [16]。
亚铁离子对厌氧氨氧化过程的影响取决于其投加量。过量的亚铁离子会限制厌氧氨氧化菌的活性 [17]，并破坏胞外聚合物（EPS）的结构和功能 [18]。然而，当亚铁离子受限时，铁细菌与厌氧氨氧化菌之间存在竞争关系 [19]。因此，黄铁矿的投加量可能对其增强厌氧氨氧化的作用产生更大影响。此外，Feng及其同事证实了添加黄铁矿促进电子传递和提高厌氧氨氧化效率的可行性 [20]，并通过同位素标记确定了黄铁矿增强厌氧氨氧化过程的脱氮贡献 [21]。Sui等人揭示了添加黄铁矿可促进EPS分泌和厌氧氨氧化菌的颗粒化 [22]，并证实了黄铁矿缓解厌氧氨氧化菌饥饿压力的可行性 [23]。总之，这些研究充分证实了黄铁矿介导的厌氧氨氧化效率提升和铁投加量调节效果的可靠性与可行性，并进行了开创性探索，为黄铁矿增强厌氧氨氧化的进一步优化研究奠定了理论基础。然而，黄铁矿对厌氧氨氧化的增强效应与其投加量之间的关系尚未见报道，这导致了关于投加量对黄铁矿驱动微生物竞争/协同作用的调节效应存在知识空白，并严重低估了黄铁矿在增强厌氧氨氧化过程中的作用。
因此，本研究的目的是：(1) 探索黄铁矿增强厌氧氨氧化反应器的效应与其投加量之间的关系，(2) 阐明不同投加量黄铁矿下污泥特性的演变，(3) 揭示厌氧氨氧化微生物群落的演替，以及 (4) 阐明不同投加量黄铁矿对厌氧氨氧化反应器的增强机制。
章节摘要
矿物、接种污泥和模拟废水
实验所用的黄铁矿来自中国内蒙古，经过破碎、研磨和筛分，获得特定粒径（100–120目）。接种污泥来自用于处理模拟稀土尾渣氨氮（RETAN）废水的厌氧氨氧化反应器。接种污泥中厌氧氨氧化菌的丰度为21%。接种污泥后，反应器中混合液的悬浮固体浓度（MLSS）为1.01 g/L，挥发性
黄铁矿粉末表面特性分析及增强潜力
特征峰与黄铁矿的标准XRD图谱（PDF # 42-1340）（图1a）匹配良好，表明黄铁矿样品具有良好的结晶性。在研磨过程中，黄铁矿可能在表面产生硫空位，使衍射峰位置向右偏移 [24]。与标准图谱相比，主要衍射峰在不同程度上向右偏移（图1a），表明黄铁矿样品上产生了硫空位。在厌氧条件下
结论
本研究证明了黄铁矿对厌氧氨氧化反应器的增强效应及机制与其投加量密切相关。在低剂量下（0–0.4 g/L），黄铁矿可通过增加LldD、Sox和Nad2来加速电子传递并实现SAD过程。在适宜剂量下（0.8–1.2 g/L），黄铁矿通过促进β-折叠替代蛋白中的α-螺旋，实现了表面网络结构的形成和功能菌活性的提高。此外，黄铁矿实现了NDFO
CRediT作者贡献声明
苏浩：撰写—审阅与编辑，撰写—初稿，可视化，调查，资金获取，形式分析。董冰燕：撰写—审阅与编辑，项目管理，形式分析。张迪：调查。赵东亮：调查。曾庆宝：调查。肖龙文：形式分析。张大朝：撰写—审阅与编辑，资金获取，形式分析。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能影响本文所述工作。
致谢
本研究得到以下机构的资助：中国江西省自然科学基金（批准号 20244BAB28049），中国江西省矿山冶金环境保护污染防控重点实验室（批准号 2023SSY01071）。
苏浩|董冰燕|张迪|赵东亮|曾庆宝|肖龙文|张大朝
