新型Bio-LOHAS工艺：通过策略性低氧曝气调控DGAOs-DPAOs互作与碳分配实现低碳氮比污水处理

本文创新性提出生物低氧高污泥浓度（Bio-LOHAS）系统，通过反向溶解氧梯度（O-M策略）优化低碳氮比（C/N=4.41±0.92）污水处理的微生物协同机制。研究证实O-M策略显著提升总氮（TN）和总磷（TP）去除率至77.8%和95.8%，同步减少40%外源碳需求与27-33%曝气能耗，揭示了聚羟基脂肪酸酯（PHAs）介导的反硝化除磷途径及DGAOs-DPAOs动态平衡的调控机理。

　　

Highlight
本研究首次构建的生物低氧高污泥浓度（Bio-LOHAS）系统，通过反向溶解氧梯度（O-M）策略在低碳氮比（C/N=4.41±0.92）条件下实现突破性性能：总氮（TN）和总磷（TP）去除率分别达77.8%和95.8%，较传统单调增氧（M-O）策略提升13.5%和26.9%。

关键发现
• 碳代谢重编程：O-M策略促使70.15%进水COD转化为细胞内储存物（PHAs/糖原），显著高于M-O组的41.14%
• 微生物暗物质：16S rRNA分析揭示O-M策略特异性富集反硝化糖原积累菌（DGAOs）和反硝化聚磷菌（DPAOs），形成"PHAs-糖原双循环"代谢轴
• 能量密码破译：宏基因组显示聚磷酸盐合成基因（ppk）表达量提升2.1倍，证实低氧环境激活多电子受体（O₂/NO₂^-/NO₃^-）协同利用机制

微生物社交网络
像精心编排的芭蕾舞剧，DGAOs与DPAOs在低氧舞台上达成动态平衡——前者负责碳源"储蓄"，后者主导磷"清仓"，通过PHAs货币实现跨菌群资源贸易。这种代谢分工使系统微生物网络复杂度指数提升38.7%。

工程价值
该工艺如同污水处理界的"节能芯片"，在保持97.5%氨氮去除率的同时，曝气能耗直降27-33%，为碳中和目标下污水处理厂升级提供全新解决方案。

Conclusion
Bio-LOHAS工艺通过O-M策略重塑了低碳氮比污水处理的游戏规则，证明溶解氧梯度设计是解锁微生物协同潜力的"万能钥匙"，为未来污水厂从"耗能大户"转型为"资源工厂"奠定理论基础。