综述：胞内碳源驱动脱氮机制的解析：从微生物代谢到关键影响因素及应用

本综述系统阐述了AOA工艺（厌氧/好氧/缺氧）在市政污水处理中的突破性进展，通过胞内碳源驱动反硝化（GAOs介导）实现出水总无机氮（TIN）<2.0?mg/L，颠覆传统AAO工艺局限。核心聚焦糖原积累菌（GAOs）的代谢通路、微生物互作及反应时间/C/N比/温度等关键参数调控，为低C/N比污水高效脱氮提供新范式。

　　

胞内碳源驱动脱氮：破解低C/N污水处理的代谢密码

Abstract
AOA工艺通过厌氧/好氧/缺氧三阶段协同，利用糖原积累菌（GAOs）的胞内碳源存储特性，在无需外源碳补充条件下实现97.5%脱氮效率。其核心在于GAOs通过糖原-PHA代谢循环驱动后置缺氧区反硝化，突破传统AAO工艺的碳源竞争瓶颈。

Novel intracellular carbon sources driven denitrification
传统内源反硝化速率仅为外源反硝化的10%，而GAOs主导的代谢路径通过"厌氧碳存储-好氧氧化-缺氧反硝化"三阶段重构，使反应速率提升至1.5?mg?N/(g?VSS·h)。关键发现是GAOs在厌氧阶段将COD转化为PHA，好氧阶段仅部分氧化PHA为糖原，保留30-50%碳源用于缺氧反硝化。

Biological phosphorus removal microorganisms
GAOs与聚磷菌（PAOs）的博弈关系被重新定义：虽然GAOs缺乏poly-P存储能力导致EBPR系统除磷效率下降，但其独特的碳源保留特性恰好满足AOA工艺对后置反硝化的碳源需求。宏基因组分析揭示Candidatus_Competibacter谱系在AOA系统中占比达15-20%。

Reaction time
三阶段时长调控是工艺核心：

• 厌氧阶段（1.5-2.0h）过短会导致PHA合成不足
• 好氧阶段（4-6h）需平衡氨氧化与碳源保留
• 缺氧阶段（3-4h）延长可补偿慢速反硝化特性

Challenges faced by conventional AAO process
传统AAO工艺受限于"前置反硝化必须消耗进水碳源"的教条，导致好氧末端硝酸盐残留。而AOA工艺通过GAOs的碳源时空分配，实现好氧区完全硝化（氨氧化率>95%）与缺氧区深度反硝化的解耦。

Pilot-scale and practical engineering application
海南白沙门100?m³/日中试系统实现TIN?3.6±1.6?mg/L，梧州3-4万吨/日规模污水厂全年TIN稳定在7.5±0.8?mg/L。值得注意的是，当C/N<4时需耦合anammox强化脱氮。

Conclusions
AOA工艺将污水厂脱氮标准推向新高度，但GAOs代谢调控机制、低温适应性（<15℃时活性下降40%）及与PAOs的竞争平衡仍是未来研究重点。