硫自养-异养反硝化深度脱氮系统构建及电子分配特征研究

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收稿日期：2025-08-11 修回日期：2025-09-11 接受日期：2025-09-13

DOI:10.20078/j.eep.20250908

摘要：针对城市污水厂二级出水深度脱氮的需求，构建了一种分段式硫自养-异养反硝化协同系统，探究了不同耦合顺序对脱氮效能和N2O排放的影响，并解析了系统中电子分配的特征。结果表明，硫自养反硝化前置的协同系统（R1）实现了硫自养段硝酸盐高效还原（去除率... 展开+

摘要：针对城市污水厂二级出水深度脱氮的需求，构建了一种分段式硫自养-异养反硝化协同系统，探究了不同耦合顺序对脱氮效能和N2O排放的影响，并解析了系统中电子分配的特征。结果表明，硫自养反硝化前置的协同系统（R1）实现了硫自养段硝酸盐高效还原（去除率>75%）和亚硝酸盐累积（6～8 mg/L），随后异养段进一步深度去除剩余氮基质，使最终出水总氮浓度降至4～5 mg/L，去除率达75.5%。相比之下，异养反硝化前置的协同系统（R2）中并未发现明显的反硝化中间产物累积。同时，R1系统的N2O排放因子仅为0.12%，显著低于R2系统的0.64%。进一步的批次实验表明，R1系统中硫自养段电子优先分配给硝酸盐还原酶（NAR占比45.36%），而异养段电子更多流向反硝化下游酶（NIR、NOR和NOS），这可能促进了N2O的还原去除。2个系统中的功能微生物组成较为相似，硫自养段均以硫杆菌属（Thiobacillus,54.25%～69.00%）为主导，异养段则为伯克霍尔德菌科（Burkholderiaceae,15.82%～24.21%）和陶厄氏菌属（Thauera,5.87%～16.45%）占优势。本研究为城市污水厂二级出水高效深度脱氮与N2O控制提供了新思路。 收起-

作者：

朱健¹
刘淑怡^2,3
丁新春²
卞小锋⁴
李嘉晨¹
黄开龙^2,5
王德朋^2,*
张徐祥^2,*

作者简介

第一作者：朱健（1982—）男，江苏昆山人，高级工程师，主要研究方向为污水处理厂运营管理及新技术的推广应用。E-mail：32967319@qq.com
通讯作者：王德朋（1991—），男，山东聊城人，副研究员，主要研究方向为污水生物脱氮技术与微生物学调控研究。E-mail：dpwang@nju.edu.cn
张徐祥（1978—），男，安徽天长人，教授，主要研究方向为水环境高风险污染物识别与控制理论、技术与装备。E-mail：zhangxx@nju.edu.cn

单位

1.上海市净化技术装备成套有限公司
2.南京大学环境学院水污染控制与资源绿色循环全国重点实验室
3.广州市生态环境局番禺分局
4.亚同环保水处理江阴有限公司
5.南京江岛环境科技研究院有限公司

关键字

硫自养反硝化
异养反硝化
电子分配
氧化亚氮
群落结构

基金项目

江苏省碳达峰碳中和科技创新专项资金资助项目（BE2022861）；国家自然科学基金青年基金资助项目（52100068）；上海市机械设备成套（集团）有限公司应用性研究类资助项目（2023RD-06）

引用格式

朱健, 刘淑怡, 丁新春, 卞小锋, 李嘉晨, 黄开龙, 王德朋, 张徐祥. 硫自养-异养反硝化深度脱氮系统构建及电子分配特征研究[J/OL]. 能源环境保护: 1-11[2025-09-25].https://doi.org/10.20078/j.eep.20250908.

ZHU Jian, LIU Shuyi, DING Xinchun, BIAN Xiaofeng, LI Jiachen, HUANG Kailong, WANG Depeng, ZHANG Xuxiang. Construction and Electron Distribution Characteristics of the Sulfur Autotrophic-Heterotrophic Denitrification System for Advanced Nitrogen Removal[J/OL]. Energy Environmental Protection: 1-11[2025-09-25].https://doi.org/10.20078/j.eep.20250908.

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