日前，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院博士后鄭敏、汪誠文教授、劉艷臣副研究員和美國斯坦福大學(xué)高級研究員吳唯民等在國際環(huán)境科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域頂尖期刊《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》（Environmental Science and Technology）上發(fā)表了題為“Ultrasonic Treatment Enhanced Ammonia-oxidizing Bacterial (AOB) Activities for Nitritation Process”（超聲波處理增強(qiáng)亞硝化工藝中氨氧化細(xì)菌（AOB）活性）的研究論文，首次提出一種利用超聲波技術(shù)有效控制廢水處理微生物群落組成從而實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能的短程硝化脫氮的新方法。人類生活產(chǎn)生的污水含有大量的氮素污染物，排入水體可造成富營養(yǎng)化，因此除氮是廢水處理過程中的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的廢水生物脫氮是利用氨氧化細(xì)菌(AOB)先將水中的氨氮氧化為亞硝酸鹽，然后再由亞硝酸鹽氧化細(xì)菌(NOB)將其氧化為硝酸鹽（全程硝化過程），最后在無氧條件下利用有機(jī)物為碳源,將硝酸鹽還原成氮?dú)忉尫诺酱髿猓ǚ聪趸^程）。1975年Voet等學(xué)者提出了一種短程硝化—反硝化的工藝，即將氨氮氧化為亞硝酸鹽（短程硝化），然后將亞硝酸鹽還原為氮?dú)�。該方法較傳統(tǒng)全程硝化脫氮方法可大大節(jié)省曝氣能耗和反硝化所需碳源、減少污泥產(chǎn)量，縮短反應(yīng)時間及減少相應(yīng)反應(yīng)器容積。近年來又開發(fā)了將半量氨氮曝氣氧化為亞硝酸鹽，再與另外半量氨氮反應(yīng)生成氮?dú)獾膮捬醢毖趸に�，可進(jìn)一步減低曝氣能耗。以上兩種工藝，短程硝化是關(guān)鍵，但實(shí)施的難點(diǎn)是要控制廢水處理的細(xì)菌僅將氧化氨氮至亞硝酸鹽。迄今，國內(nèi)外研究者一直在致力于尋找操作簡便、具有大規(guī)模應(yīng)用前景的短程硝化過程控制方法。2011年，在環(huán)境學(xué)院攻讀博士學(xué)位的鄭敏在利用超聲波技術(shù)進(jìn)行污泥源頭減量化的試驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)，利用適宜的超聲波條件處理活性污泥后的菌群可以在反應(yīng)器內(nèi)穩(wěn)定地積累亞硝酸鹽而使硝酸鹽生成量大幅減小。此后，在導(dǎo)師汪誠文教授的指導(dǎo)下，鄭敏開展了利用超聲波控制細(xì)菌種群結(jié)構(gòu)、獲取高效穩(wěn)定短程硝化的全面系統(tǒng)研究。本次發(fā)表的論文是其中的重要成果之一。該文章報道了研究組成功通過超聲波的條件優(yōu)化與控制，利用適當(dāng)?shù)某暡◤?qiáng)度刺激短程硝化必需的好氧氨氧化細(xì)菌（AOB）生長，同時抑制滅活產(chǎn)生硝酸鹽的亞硝酸鹽氧化細(xì)菌（NOB），從而實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器的持續(xù)運(yùn)行，并建立了評價超聲波對不同細(xì)菌作用的動力學(xué)試驗(yàn)?zāi)Ｐ�。此研究首次全面系統(tǒng)地證實(shí)了在超聲波處理條件下，可以控制反應(yīng)器的細(xì)菌種群、富集馴化出含高豐度AOB無NOB的微生物達(dá)到高效的短程硝化。該方法將為開發(fā)高效污水處理與污泥資源化組合新工藝提供一條全新思路。今后，研究人員將進(jìn)一步探明系統(tǒng)控制的微生物生理學(xué)和生態(tài)學(xué)機(jī)理和實(shí)現(xiàn)從小型試驗(yàn)到生產(chǎn)示范過渡。鄭敏為論文第一作者，汪誠文為通訊作者。合作者中吳唯民參與試驗(yàn)設(shè)計和指導(dǎo)研究工作，劉艷臣參與了試驗(yàn)設(shè)計和微生物學(xué)的分析工作。論文鏈接： http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.est.5b04178（注：信息來源于清華新聞網(wǎng)，文中部分照片來源于網(wǎng)絡(luò)）
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