本网讯 工业和农业废水中N、P处理不完全会导致水体富营养化和水质恶化，长期暴露饮用水中高浓度的N、P会增加患胃肠癌症和高铁血红蛋白症的风险。反硝化细菌利用水体中Mn2+作为电子供体可实现同步去除Mn2+和NO3--N。因此，利用废水中所含Mn2+驱动生物脱氮除磷对水污染控制具有重要意义，而采用单级移动床生物膜反应器（MBBR）通过锰氧化还原在低C/N比下同步去除营养盐废水中NH4+-N、NO3--N、COD和P仍然是一个重要挑战。
近日，工程技术领域高质量学术期刊《Bioresource Technology》（IF=11.889，中科院一区）发表了我校资源与环境学院吴祥为教授课题组的最新研究成果“Performance of simultaneous nitrification-denitrification and denitrifying phosphorus and manganese removal by driving a single-stage moving bed biofilm reactor based on manganese redox cycling”。该成果成功建立了单级MBBR在C/N比为5时，同步去除低营养盐废水中C、N、P的锰氧化还原循环体系。研究发现，当琥珀酸钠替代常规反硝化碳源乙酸钠时，MBBR对营养盐废水中TN、NO3--N、NH4+-N、TP和Mn2+的平均去除效率均达到最优。基于改进的Stover-Kincannon（S-K）模型，以乙酸钠和琥珀酸钠分别为底物时，TN的去除效率最大，且MBBR同步脱氮除磷除锰的特性较好地遵循改进的S-K动力学模型。Proteobacteria，Bacteroidetes，Planctomycets和Acidobacteria是MBBR中生物膜的主要优势菌纲，Proteobacteria在反硝化和锰还原过程中起关键作用，Thauera和Proteobacteria可能参与了同步硝化反硝化和锰还原过程。本研究提出了MBBR在锰氧化还原下同步去除氮磷和Mn2+的途径，Mn2+可通过细菌（如Proteobacteria）代谢形成生物源锰氧化物，生物源锰氧化物中的中间产物Mn3+在Mn2+氧化中起桥梁作用。基于CV、DPV、Tafel、FTIR、XPS、ICP和Mn3+的分析表明，生物膜的官能团（如N-H、C-O、Mn-O和C-N键）主要参与了同步去除N、P和Mn2+的过程，且MnO2是生物锰氧化物的主要成分。本研究结果为Mn2+驱动MBBR在低C/N比时同步去除营养盐提供了新策略。
资源与环境学院青年教师邵思城副教授为论文第一作者，吴祥为教授为通讯作者，该研究得到安徽省教育厅自然科学研究重点项目和安徽农业大学稳定和引进人才科研项目的资助。（邵思城 通讯员：岳鹏）
全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960852422011762
