长期饥饿下厌氧氨氧化反应器的启动与恢复性能

厌氧氨氧化菌生长缓慢,其富集过程困难,是限制厌氧氨氧化技术应用的瓶颈. 因基质供应不足导致的功能菌长期饥饿使厌氧氨氧化（ANAMMOX）反应器稳定运行面临更大挑战. 从长期饥饿的视角出发,重新审视厌氧氨氧化反应器的启动和恢复性能、揭示其抗性机制具有现实意义. 分别采用硝化和反硝化污泥在不同运行条件下成功启动了厌氧氨氧化反应器,分析了长期饥饿后不同启动策略下反应器的恢复性能,及污泥对长期饥饿的耐受机制. 结果表明,接种反硝化污泥的反应器采用高基质浓度低流速运行更稳定,运行85 d后NH₄⁺-N、NO₂^--N和总氮去除率分别高达98.7%、99.3%和89.3%；但长期饥饿（144 d）后采用低基质浓度高流速运行的氮去除性能更优,NH₄⁺-N、NO₂^--N和总氮去除率可在30 d后分别恢复至99.8%、99.8%和93.6%. 研究发现,饥饿期胞外多聚物将厌氧氨氧化菌包裹,有助于保持细胞完整以抵抗长期饥饿胁迫；nirS、hzsA和hdh基因的表达,保证了亚硝酸盐/一氧化氮氧化还原酶、联氨合成酶和联氨脱氢酶的合成,有助于维持厌氧氨氧化活性. 饥饿恢复前后厌氧氨氧化菌属的相对丰度无显著差异,其中Candidatus Kuenenia经30 d恢复后相对丰度提升86%以上,表明其对长期饥饿更具耐受性.

Start-up and Recovery Performance of ANAMMOX Reactors Under Long-term Starvation