近期，中国科学技术大学环境科学与工程系在Environmental Science & Technology发表观点文章，题为“Tapping the Potential of Wastewater Treatment with Direct Ammonia Oxidation (Dirammox)”，探讨了废水生物脱氮及微生物氮代谢领域中直接氨氧化过程原理及其在水处理中的潜在应用前景。该文章于2023年4月19日被接收。

微生物氮转化途径是全球氮循环及废水脱氮的必要条件。厌氧氨氧化(Anammox) 的发现是生物脱氮领域的一个重要里程碑。然而，关于微生物驱动氨氮转化为氮气的途径，一直存在一个疑问，即是否有更短的途径将氨氮直接转化为氮气。最近的证据表明，在含氧河床中，氨生成的氮气与已知的氮转化过程存在显著差异，这意味着可能存在将氨氮直接转化为氮气的新途径。幸运的是，最近的研究发现了一种新的氮转化途径，称为Dirammox (直接氨氧化，NH₃→NH₂OH→N₂)，该过程与完全好氧氨氧化的热力学预测相一致。这种新型的氮转化途径在天然氮循环中可能起着至关重要的作用，并为污水处理提供了新的可能性。潘元博士和刘东风副研究员探讨了直接氨氧化过程在主流及测流污水处理过程中可能发挥的应用潜力，并分析了其在能源及碳排放方面的技术优势。与目前广泛应用但较为复杂的硝化/反硝化工艺相比，Dirammox可显著减少占地面积，提高系统的稳健性和处理性能。

该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中科院城市污染物转化重点实验室联合基金等项目的支持。

图1. 直接氨氧化过程在污水处理过程中的潜在应用

论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.3c02342