深大周礼杰、华盛顿大学Mari及美国Bruce院士ACS ES&T Engg.：颗粒变质导致ANAM...

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SBR 总共运行了 164 天。 anammox 在前 100 天内表现优异。图 1 显示了 anammox 性能在接下来的 64 天内如何稳步下降。值得注意的是， NO ₂ ^- 去除率在每个阶段都下降了：去除率线的斜率在 I 期为 ~20 mg-N/L ^- day ，但在 IV 期仅为 1.3 mg-N/L ^- day 。归一化为 VSS 的 NH ₄ ⁺ -N 转化率从 I 期到 III 期逐渐下降，在 III 期趋于稳定；然而，在 IV 期观察到增加趋势。 NH ₄ ⁺ -N 去除率和 NO ₃ ^- -N 生成率也从 I 期到 III 期下降，但到 IV 期并未完全消失，这表明一些厌氧氨氧化活性持续到 IV 期。

图 1 厌氧氨氧化崩溃过程中 SBR 中 NH ₄ ⁺ -N 、 NO ₂ ^- -N 和 NO ₃ ^- -N 浓度的变化以及亚硝酸盐去除的斜率趋势（ k 以 mg N/L-day 为单位）。

AGS 的逐渐恶化通过 MLVSS 浓度和颗粒污泥大小可视化。图 2 显示颗粒，即 >2.36 mm ，在实验开始时贡献了大部分 AGS 。然而， AGS 的直径随着时间的推移而变小， III 期和 IV 期最丰富的颗粒尺寸为 <0.5 mm 。大小分布的时间变化清楚地表明 AGS 的解体与厌氧氨氧化失败同时发生。此外， MLVSS 浓度稳步下降，从约 10.5 g/L 下降到约 4 g/L 。因此， ASG 解体伴随着生物量的损失。 MLVSS 归一化亚硝酸盐去除率（如图 2 中的红框所示）是可变的，但从 I 期到 IV 期显示出明显的下降趋势。

图 2 Anammox 崩溃前后 SBR 运行期间 AGS 的粒径分布。

溶解有机物的释放也是 AGS 恶化的信号。图 3a 显示，从 I 期到 IV 期， SMP 中的核酸浓度从 7.4 mg/L 增加到 39.4 mg/L ，这支持细胞裂解发生在 AGS 恶化期间。 SMP 中的多糖水平明显降低，尤其是在 III 期。由于蛋白质是 AGS 的主干，因此它以 SMP 的形式释放是 AGS 恶化的指标。乙酸是一种不稳定的有机电子供体，坠机后 DOC 在运行过程中不断下降。例如， SBR 运行时 SMP 的 DOC 从 220 mg/L 降至 47 mg/L 。多糖和乙酸浓度的平行降低表明有机碳氧化。多糖（约 25 % 的 DOC ）可以发酵成乙酸盐，根据条件，异养反硝化菌株或可以执行 DNRA 的厌氧氨氧化细菌可以直接用于硝酸盐还原。 MLVSS 从 10.6 g/L 下降到 3.9 g/L （图 2 ）， MLVSS/MLSS 比率从 93% 下降到 75% （图 3b ）。虽然没有从外部添加有机电子供体，但生物质氧化（ MLVSS ）和 SMP 能够向异养细菌提供有机碳以进行反硝化、 DNRA 或其他可能的代谢，尤其是在 ASG 分解过程中。

(a)

(b)

图 3. （ a ） DOC 、核酸、蛋白质、多糖和乙酸浓度的变化 ; （ b ）坠机后厌氧氨氧化 SBR 期间 MLSS 、 MLVSS 、 MLVSS/MLSS 和 AGS-SMP 中消耗的 DOC/N 。

图 4 阐明了以下两个主要趋势：（ 1 ）从 I 期到 IV 期， DNRA 对硝酸盐和亚硝酸盐的还原量有所波动，但通常会随着时间的推移而增加，这支持 DNRA 是由 AGS 变质过程中释放的有机碳促进的。 DNRA 通过氧化 SMP 或其他细胞外有机碳，有效地将硝酸盐还原成亚硝酸盐，然后转化为铵。（ 2 ）厌氧氨氧化也有可变性，但通常会随着时间的推移而下降，尽管从未达到零。当我们在 II 期添加高浓度的亚硝酸盐，但没有补充铵时，添加后厌氧氨氧化活性立即下降。然而， DNRA 不断将亚硝酸盐还原为铵，从而保护了整个社区免受亚硝酸盐毒性。

图 4. 在每个阶段中，厌氧氨氧化、 DNRA 的硝酸盐还原和 DNRA 的亚硝酸盐还原活性。

图 5 （ a ）显示了 SBR 运作期间 AGS 微生物群落中的优势物种，

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