近期，中国科学技术大学环境科学与工程系在研究铁基自养反硝化工艺失稳机制和防治措施方面取得新进展，发现微生物细胞与铁氧化产物（含铁矿物）的团聚作用是诱发该工艺失稳的主要原因，并提出了利用低强度超声处理恢复污泥活性、增强工艺稳定性的具体方法。研究结果以“Recovery of Iron-Dependent Autotrophic Denitrification Activity from Cell−Iron Mineral Aggregation-Induced Reversible Inhibition by Low-Intensity Ultrasonication”为题，于2021年12月8日被Environmental Science & Technology（DOI: 10.1021/acs.est.1c05553）接收。

铁基自养反硝化是一项处理低碳氮比废水的生物脱氮新技术，其核心在于厌氧铁氧化反硝化功能菌群在无外加有机碳源条件下，以Fe(II)作为唯一电子供体，还原废水中的硝酸盐/亚硝酸盐为氮气。目前，研究者已从多种类型的自然水环境和人工废水处理系统中分离或驯化得到此类功能菌群，这为该技术的应用开辟了良好的开端。然而，近期研究发现铁基自养反硝化工艺在长期运行时会出现性能衰退问题，这无疑给该技术的发展和推广蒙上一层阴影。因此，探索该工艺的失稳机制、开发针对性防治措施是当下研究的关键突破口。

针对上述问题，俞汉青教授课题组的博士后田天等提出利用低强度超声作用验证失稳机制并发展相应防治方法。研究发现，铁基自养反硝化污泥中微生物细胞与含铁矿物会发生团聚作用，细胞受困于团聚体内，污泥活性遭受可逆性抑制，进而导致该工艺失稳。低强度超声处理污泥能够有效破碎细胞—含铁矿物团聚体结构，消除抑制效应，恢复污泥活性。同时，低强度超声辅助的铁基自养反硝化反应器展现出更高的稳定性和脱氮效率。本研究揭示出铁基自养反硝化工艺的失稳机制，同时，为提高工艺稳定性提供了一项简单有效的方法。

该工作得到了国家自然科学基金委员会和安徽省科技厅的支持。

图 低强度超声作用恢复铁基自养反硝化污泥活性机制

论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.1c05553