透析辅助调控实现微藻-细菌共生体系长期稳定无曝气部分亚硝化处理水解尿液

本研究创新性地将透析技术整合至无曝气微藻-细菌共生体系（U-PNMBC），通过精准调控游离氨（FA>2.87 mg/L）和原位游离亚硝酸（FNA>0.082 mg/L），实现水解尿液（SSHU）166天稳定部分亚硝化（PN，亚硝酸积累率>85%）。该系统通过透析膜控释、HRT优化（6d→2d）和微藻供氧（9.37–10.79 mg/L）三重机制抑制亚硝酸盐氧化菌（NOB），同时产出高值脂肪酸（0.47 mg/mg）和氨基酸（0.42 mg/mg），为高氨氮废水处理提供节能新范式。

　　

亮点解析

PN性能与微藻生物量积累

图2A-2B展示了U-PNMBC系统在166天运行期间四个阶段的氮转化表现。系统始终维持高效PN（亚硝酸积累率NAR>85%），其中第一阶段（0-91天）平均NAR达96.58%，亚硝酸盐（NO₂^--N）和硝酸盐（NO₃^--N）浓度分别为28.01±16.40和1.57±1.06 mg/L。

机制讨论

图5揭示了透析膜与微藻协同维持PN的双重机制：(1) 透析膜精准控制FA/FNA浓度，既避免对氨氧化菌（AOB）的毒性（FA阈值>50 mg/L），又持续抑制NOB；(2) 微藻光合作用提供溶解氧（DO 9.37–10.79 mg/L）支持AOB活性，同时分泌生物可利用有机物（DOM，COD 200.83 mg/L）强化反硝化菌与NOB的竞争；(3) 缩短水力停留时间（HRT至2天）将FA提升至4.56 mg/L，通过限制硝化进程强化PN效率（>90%）。

研究结论

该研究通过透析-U-PNMBC系统实现SSHU的长期稳定PN处理（166天NAR>85%）。微藻衍生的特定光能密度（>0.030 kJ/mg VSS）进一步巩固NOB抑制。收获的生物质富含C16-C20脂肪酸（0.47 mg/mg）和抗氧化氨基酸（0.42 mg/mg），兼具能源化与高值化潜力。

未引用文献

Duan等(2020)的研究未被引用。

作者贡献声明

李梓木：初稿撰写与数据分析；陈志鹏：初稿撰写与数据整理；谢越：研究指导；胡彦兵：论文修订与数据校验；徐世玲：数据采集；余胜：数据采集；邱爽：基金支持与论文修订；葛士建：基金支持与论文修订。

利益冲突声明

作者声明无已知竞争性财务或个人关系影响本研究。

致谢

感谢中国国家自然科学基金（52170038等）、江苏省自然科学基金（BK20220143）和国家外国专家计划（H20240383）的支持。