微藻驱动的好氧甲烷氧化耦合反硝化光生物膜反应器的脱氮性能

作者：付嘉辰; 王静; 赵乙颖; 文辉燕; 安骁; 陈玉成; 周忠波^*

来源：环境工程, 2023, 41(08): 18-25.

DOI：10.13205/j.hjgc.202308003

• 好氧甲烷氧化
• 反硝化
• 藻菌共生
• 光生物反应器
• 脱氮性能

为解决传统污水处理脱氮过程中额外投加碳源成本高与污水尾水中硝酸盐残留等问题，利用微藻原位产氧形成微氧环境，建立了无须机械供氧的藻菌光生物膜反应器，在不抑制反硝化过程的同时，将好氧甲烷氧化与反硝化耦合，实现污水深度脱氮。探讨了序批式光生物膜反应器的脱氮效率和长期运行的稳定性，并对相关微生物活性和群落组成及功能基因进行分析。结果表明：藻菌光生物膜反应器稳定运行了约50 d, NO-3-N去除率稳定在25 mg/(L·d),脱氮效率达到95%,且无亚硝酸盐积累和NH+4-N生成。活性试验显示，反应器中亚硝酸盐反硝化速率高于硝酸盐反硝化速率，且内碳源反硝化对氮的去除有一定积极影响。高通量测序发现，反应器中主要存在真核藻类[小球藻属(Chlorella, 32.45%)和蓝细菌(Pantanalinema＿CENA516,3.95%)]、甲烷氧化菌[甲基暖菌属(Methylocaldum, 1.39%)]和反硝化菌[热单胞菌属(Thermomonas, 20.32%)、斯塔普氏菌属(Stappia, 7.24%)和生丝微菌属(Hyphomicrobium, 2.34%)]等功能微生物，宏基因组数据进一步明晰了相应的功能基因组成。综上，将甲烷作为唯一碳源，实现了污水中NO-3-N的有效去除，为传统污水脱氮处理提供了一种新范式，对于污水的低碳、高效脱氮处理有重要意义。

• 单位
  西南大学