編譯：微科盟藍(lán)胖兒，編輯：微科盟湯貝、江舜堯。
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導(dǎo)讀 本研究采用連續(xù)流反應(yīng)器（CFR）和序批式反應(yīng)器（SBR），研究了在降低溫度和非嚴(yán)格厭氧條件下CFR和SBR厭氧氨氧化顆粒形成的差異。結(jié)果表明，CFR和SBR在第70天都成功地實現(xiàn)了初始顆�；―[4，3] = 280.44和346.28 μm）。與SBR相比，當(dāng)水溫出現(xiàn)季節(jié)性下降（18-14℃）時，由于CFR具有較好的生物質(zhì)保留能力（1397 mg L-1），其性能較好（0.33 kg N m-3 d-1）。因此，不同的操作導(dǎo)致了厭氧氨氧化顆�；绞讲煌ｎw粒在CFR中的流變性能優(yōu)于SBR。基于CFR提供的穩(wěn)定適宜的環(huán)境，厭氧氨氧化細(xì)菌（AnAOB）能夠容易地自聚集并分泌胞外聚合物（EPS），EPS可以捕獲其他細(xì)菌作為守護(hù)者。在SBR中，AnAOB在其他細(xì)菌和厚EPS的保護(hù)下，生活在棕褐色顆粒內(nèi)部，其它聚集物附著在固體載體表面形成生物膜。
原名：Insight into enrichment of anaerobic ammonium oxidation bacteria in anammox granulation under decreasing temperature and no strict anaerobic condition: Comparison between continuous and sequencing batch feeding strategies
譯名：在降溫和非嚴(yán)格厭氧條件下厭氧氨氧化菌在厭氧氨氧化顆粒中的富集：連續(xù)和順序分批補(bǔ)料策略的比較
期刊：Science of the Total Environment
IF：7.963
發(fā)表時間：2021.5.8
通訊作者：李冬
通訊作者單位：北京工業(yè)大學(xué)水質(zhì)科學(xué)與水環(huán)境恢復(fù)工程重點(diǎn)實驗室
為厭氧氨氧化顆粒沉淀物培養(yǎng)建立了連續(xù)流反應(yīng)器 CFR 和序批式反應(yīng)器SBR。建立了兩個采用低強(qiáng)度底物的厭氧氨氧化工藝并運(yùn)行了大約400天。常規(guī)活性顆粒來自城市污水處理廠，采用厭氧/缺氧/好氧（AAO）工藝，已曝氣7天，未添加養(yǎng)分；反沖洗顆粒（占種子顆粒的10%）來自實驗室規(guī)模的厭氧氨氧化生物濾池。用體式顯微鏡觀察和拍攝顆粒沉淀物的微生物形態(tài)，激光粒度分析儀分析粒徑分布（PSD），采用熱提取法提取顆粒沉淀物胞外聚合物（EPS），3D-EEM光譜儀測量提取的EPS的EEM譜。對胞外多糖進(jìn)行蛋白質(zhì)（PN）和多糖（PS）分析，通過熒光原位雜交（FISH）技術(shù)檢測顆粒的微觀結(jié)構(gòu)。同時測定了溫度、溶解氧（DO）、酸堿度（pH）、OPR、沉淀物體積指數(shù)（SVI）以及特定的厭氧氨氧化活性（SAA）。分別收集第10天、第170天和第400天的顆粒樣本，分析細(xì)菌群落特征。 
圖 文 摘要
兩個反應(yīng)器連續(xù)運(yùn)行390天。圖1為CFR和SBR在整個運(yùn)行周期的脫氮性能。在NLR與SBR（0.04 kg N m-3d-1）相同的條件下，CFR的總脫氮效率逐漸提高，在第26天達(dá)到71.03%左右。而SBR在第26天的TN去除率為33.29%。在第26天，CFR的ΔNO2--N/ΔNH4+-N和ΔNO3--N/ΔNH4+-N比值穩(wěn)定，接近理論值，SBR在第199天接近理論值。CFR和SBR的NRR值分別約為0.57和0.15 kg N m-3 d-1。需要注意的是，與SBR相比，低溫對CFR脫氮的影響較小。從第159天到第181天，溫度從18℃下降到14℃，CFR和 SBR 的NRR值都顯著下降（分別為0.34-0.19和0.07-0.02 kg N m-3 d-1），NH4+-N和NO2--N的去除效率也顯著下降（CFR：97.91-61.70%和90.80-61.47%；SBR：60.42-28.72%和98.47-51.95%）。然而，如圖4所示，在運(yùn)行時間的159天至181天之間，MLSS在CFR中的濃度顯著高于SBR （ p< 0.01）。因此，脫氮效率的差異是由生物量濃度引起的。不出所料，從第148天到第214天，SBR的沉淀物被洗出，這在3.1.3節(jié)中得到了進(jìn)一步證實。在350-390天期間，CFR和SBR平均NLR分別為0.77（±0.04）和0.17（±0.01）kg N m-3 d-1，平均NRR分別為0.59（±0.04）和0.04（±0.01） kg N m-3 d-1 。CFR補(bǔ)充的平均NRR顯著高于SBR（p < 0.01），在CFR中表現(xiàn)出較好的脫氮效果。
圖1 CFR和SBR的長期脫氮性能。1.2 厭氧氨氧化顆粒的形態(tài)特征和粒徑分布如圖2所示，兩種反應(yīng)器的顆粒形態(tài)差異很大。在第42天，SBR開始出現(xiàn)一些小顆粒（圖2b和l），但與CFR相比，SBR中出現(xiàn)了更多的無定形絮凝物。“顆粒沉淀物被定義為最小尺寸為200 μm的微生物聚集體”為標(biāo)準(zhǔn)，以區(qū)分顆粒和絮凝生物量。在第70天，CFR可稱完全顆�；�，平均顆粒體積直徑（D[4，3]）為280.44 μm（圖3）。SBR沉淀物粒徑（346.28 μm）高于CFR沉淀物粒徑（p < 0.05），厭氧氨氧化聚集體似乎更傾向于在較大的顆粒內(nèi)生長（圖2n）。為了揭示SBR和CFR厭氧氨氧化顆�；町惥薮蟮脑颍诘�107天進(jìn)行了SBR和CFR的循環(huán)試驗（CFR中的水在一個循環(huán)試驗前先排出，下一個循環(huán)試驗與SBR相同）（圖S2）。首先，兩個反應(yīng)器中的DO濃度比合成廢水中的自來水高5-6 mg L-1。AnAOB可以在有限的溶解氧（0.1-0.16 mg L-1）下存活。因此，在每個循環(huán)的進(jìn)料階段開始時較高的DO水平可能導(dǎo)致SBR中厭氧氨氧化顆�；睦щy。而CFR持續(xù)低DO濃度（0.12-0.18 mg L-1），這與之前的研究相似。在循環(huán)試驗中，還對ORP這一重要的工藝指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行了監(jiān)測。ORP結(jié)果表明，厭氧氨氧化工藝的脫氮限制在較低的ORP值范圍內(nèi)（−18-+56 mV），這與前人的研究結(jié)果相似。在CFR處理中，103-366天厭氧氨氧化顆粒以“鐵紅花椰菜”為主。還有一些顆粒是半透明的，甚至是空心的，就像我們之前研究的那樣。最終平均直徑約為1 mm，這與之前的研究一致。在SBR中，顆粒形態(tài)與CFR并不相似。如圖2n所示，由于好氧菌在反應(yīng)器中消耗了過量的DO，厭氧氨氧化聚集體傾向于生長在顆粒內(nèi)部。因此，在循環(huán)試驗的補(bǔ)料階段開始時，如圖2I和m所示的小型厭氧氨氧化聚集體暴露在較高水平（5-6 mg L-1）的DO中（圖S2）。
圖2 第13、42、54、70、103、131、154、192、257和366天的（a–j）CFR中顆粒沉淀的形態(tài)和（k–t）SBR中顆粒沉淀的形態(tài)。比例尺=1000 μm。
圖 3 沉淀物顆粒粒徑分布： （a）CFR和（b）SBR。在第1-103天，CFR和SBR的MLSS分別從2500 mg L-1下降到212 mg L-1和276 mg L-1 （圖4a和b）。這是可以接受的，因為初步?jīng)_洗是顆�；逃械摹�20天后，CFR和SBR的MLSS分別增加到515 mg L-1和392 mg L-1。接著在CFR的第368天，MLSS顯著增加到3322 mg L-1。從第148天到第214天，在SBR中出現(xiàn)了了生物量流失（392-117mg L-1），這可能是由于溫度顯著下降所致（圖1）。然而，在第368天，隨著溫度升高到21℃，SBR的MLSS和MLVSS含量分別逐漸增加到520 mg L-1和416 mg L-1。因此，認(rèn)為溫度是SBR中生物量變化的主要原因是合理的。此外，溫度對CFR和SBR影響的差異在4.2節(jié)中進(jìn)一步討論。 SVI5 被認(rèn)為是一個可靠的顆�；笜�(biāo)。第148天后，SVI5在CFR中的值保持穩(wěn)定（28.32-37.84 mL g-1），說明厭氧氨氧化顆粒已經(jīng)成熟。然而，SBR中SVI5的值從第103天的43.67 mL g-1增加到第123-262天的87 mL g-1以上，這表明顆粒有所消退。因此，與CFR相比，SBR的顆�；舆t嚴(yán)重。由圖4c和d可知，在第13-148天，CFR和SBR的PN和PS含量顯著增加（CFR：16.77-110.80 mg g-1VSS和5.44-32.20 mg g-1VSS；SBR：14.63-93.56 mg g-1VSS和5.70-28.44 mg g-1VSS）。第148-262天，CFR和SBR的PN和PS含量下降（CFR：110.80-37.89 mg g-1VSS和32.20-14.77 mg g-1VSS；SBR：93.56-35.13 mg g-1VSS和28.44-14.35 mg g-1VSS（ p < 0.05）。EPS是微生物分泌的，有利于微生物在各種環(huán)境下的生存。第103-148天，溫度從26℃降至19℃，隨著EPS含量的增加，溫度呈下降趨勢。同時，EPS含量的降低表明AnAOB的生活環(huán)境得到了改善，即183-262天的溫度從14℃上升到21℃（p < 0.05）。關(guān)于降低溫度對CFR和SBR的EPS影響的差異在4.2節(jié)中進(jìn)一步討論。然而，如圖4所示，在159-181天，CFR中的MLSS濃度明顯高于SBR。因此，可以合理地認(rèn)為，脫氮效率的差異是由MLSS濃度引起的。如前期研究所述，PN越高，顆粒的疏水性越好，顆粒的沉降能力和穩(wěn)定性越好。CFR的PN含量高于SBR，表現(xiàn)出更好的形態(tài)特征，如圖2所示。微生物大量產(chǎn)生EPS，有利于其在各種生活環(huán)境中生存。EPS含量的降低表明厭氧氨氧化細(xì)菌對生存環(huán)境的逐漸適應(yīng)。此外，EPS的PN/PS比被認(rèn)為是沉淀物穩(wěn)定性的良好指標(biāo)：PN/PS比越高，穩(wěn)定性越差。第214天后，隨著溫度的升高，長期運(yùn)行的CFR和SBR反應(yīng)器的EPS含量和PN/PS比逐漸降低，表明兩個反應(yīng)器的厭氧氨氧化顆粒性能逐漸改善。對于SAA，EPS與SAA之間存在一定的關(guān)系。綜上所述，CFR中SAA高于SBR，說明CFR中AnAOB的豐度較高（圖8）。在兩個反應(yīng)器中，每克色氨酸或蛋白樣物質(zhì)的熒光強(qiáng)度顯示出與PN相同的趨勢（表1）。在第214天，CFR和SBR中色氨酸或蛋白樣物質(zhì)達(dá)到最大值，表明厭氧氨氧化生物量對低溫脅迫（14℃）的保護(hù)響應(yīng)。在第103天，在CFR中發(fā)現(xiàn)了可溶性微生物副產(chǎn)物樣物質(zhì)（圖5），其顆粒顯示出良好的形態(tài)特征（圖2e）。然而，SBR中的可溶性微生物副產(chǎn)物在第368天出現(xiàn)，此時SBR中的厭氧氨氧化生物質(zhì)似乎實現(xiàn)了良好的顆�；▓D2t）。
圖4 CFR和SBR中生物質(zhì)量濃度、沉淀體積指數(shù)（SVI）、比厭氧氨氧化活性（SAA）、胞外聚合物含量（EPS）和PN/PS的動態(tài)變化。
圖5 沉淀物EPS的3D-EEM熒光光譜：CFR140（A-H），SBR（A-H）。
采用FISH為基礎(chǔ)的微生物分析技術(shù)觀察第215天CFR和SBR的顆粒。如圖6所示，AnAOB占來自CFR的顆粒中細(xì)菌總數(shù)的38.8%，占來自SBR的顆粒中細(xì)菌總數(shù)的5.6%。CFR制得的顆粒具有中空的空間和非光滑的內(nèi)壁，有若干氣孔，用于交換底物（NH4+-N和NO2--N）和產(chǎn)物（NO3--N和N2）。SBR的三個小顆粒（圖6b）中，有兩個是不規(guī)則的，另一個是空心的，這可以對應(yīng)第257天的微觀圖片（圖2）。為了研究CFR和SBR的微生物群落特征，對部分顆粒樣本進(jìn)行16S核糖體RNA基因焦磷酸測序分析。保存種子顆粒并命名為SS；C1和C2的顆粒樣品是在第170天和第400天從CFR中收集的；第170天和第400天來自SBR的顆粒樣品命名為S1和S2-G。另外，從SBR內(nèi)壁采集了一些生物膜樣品，為S2-M（圖7）。
圖6 第215天CFR和SBR顆粒的FISH圖像（FITC標(biāo)記的EUB338探針的綠色信號表示細(xì)菌總數(shù)，AMCA標(biāo)記的Amx820探針的藍(lán)色信號表示AnAOB，亮藍(lán)色信號來自EUB338探針和Amx820探針結(jié)合的混合物）。結(jié)果表明，CFR和SBR的主要門為浮霉菌門（Planctomycetes）和變形菌門（Proteobacteria）（圖8a）。目前報道的浮霉菌門具有厭氧氨氧化功能。變形菌門的存在表明該反應(yīng)器存在反硝化作用，之前的研究發(fā)現(xiàn)，變形菌門可以利用死細(xì)胞釋放的EPS和有機(jī)物作為反硝化碳源。變形菌門由多種代謝類型的好氧、厭氧或兼性細(xì)菌組成，在一些廢水處理過程中也被證實SS、C1、S1、C2、S2-G和S2-M分別占26.87、20.91、31.63、29.51、35.17和66.16%。此外，擬桿菌門（Bacteroidetes）、酸桿菌門（Acidobacteria）、綠彎菌門（Chloroflex）和放線菌門（Actinobacteria）參與反硝化過程。圖8b顯示了微生物種群在綱水平上的分布。主要類別為浮霉菌綱（Planctomycetia）、鞘脂桿菌綱（Sphingobacteriia）、β-變形菌綱（Betaproteobacteria）、α-變形菌綱（Alphaproteobacteria）、酸桿菌_Gp4綱（Acidobacteria_Gp4）和γ-變形菌綱（Gammaproteobacteria）。由圖8c和表2可知，在CFR和SBR屬水平上，優(yōu)勢AnAOB為Candidatus Kuenenia（SS、C1、S1、C2、S2-G和S2-M分別占3.06、47.21、7.02、2.38、1.45和0.25%）。由于不嚴(yán)格的厭氧條件，發(fā)現(xiàn)了亞硝化螺菌屬（Nitrospira）和亞硝化單胞菌屬（Nitrosomonas）。此外，不動桿菌屬（Acinetobacter）被鑒定為異養(yǎng)硝化-好氧反硝化細(xì)菌（HNO-ADNB），廣泛存在于生物膜（S2-M）中，占49.91%（SS、C1、S1、C2和S2-G中分別占0.15、0.10、0.20、0.74和9.69%）。此外，假單胞菌屬（Pseudomonas）、Aridibacter、Chryseolinea和 Terrimonas 被鑒定為反硝化細(xì)菌（DNB），可能是利用EPS中的可溶性微生物副產(chǎn)物樣物質(zhì)去除氮。重要的是，在SS、C1、S1、C2、S2-G和S2-M中，Terrimonas（分別占8.83、0.43、1.86、0.03、0.07和0.02%）能夠通過EPS分泌來加速AnAOB的聚集，在SS中非常豐富。這表明Terrimonas可能是厭氧氨氧化顆粒早期顆粒化的貢獻(xiàn)者。因此，厭氧氨氧化、HNO-ADNB和DNB的共存是厭氧氨氧化顆粒沉淀在沒有嚴(yán)格厭氧條件下高效脫氮的保證。
圖7 不同層次的群落特征： （a）門，（b）綱，（c）屬。
表2 在屬水平上參與脫氮的關(guān)鍵功能種。
圖8a–c為儲能模量（G′）、損耗模量（G″）、復(fù)態(tài)粘度（η*）和剪切應(yīng)力（τ）的應(yīng)變（γ）相關(guān)性。三個厭氧氨氧化樣品的G′、G″和η*在低應(yīng)變（γ<2%）下具有相對恒定的值，表明存在線性粘彈性（LVE）區(qū)域。線性粘彈性區(qū)域（LEVR）表示在不破壞樣本結(jié)構(gòu)的情況下可執(zhí)行測試的范圍。該區(qū)域位于圖形的左側(cè)，即低應(yīng)變值的范圍。LEVR中的G′和G″值可以表示樣品的粘彈性行為。樣品G>G″具有凝膠狀或固體狀結(jié)構(gòu)，可稱為粘彈性固體材料。當(dāng)G′<G″時，樣品具有流體結(jié)構(gòu)，可以稱為粘彈性流體。因此，三種厭氧氨氧化樣品在較低的應(yīng)變下表現(xiàn)出凝膠狀或固體狀的機(jī)械行為。這些流變特性意味著厭氧氨氧化樣品是水凝膠，一種能夠可逆地吸收和排出水或生物液體的凝膠。屈服點(diǎn)（ τy ）和流動點(diǎn)（ τf ）由剪應(yīng)力τ的數(shù)據(jù)表或x軸坐標(biāo)圖確定，如圖8d-f所示。 τy 也稱為屈服應(yīng)力，是指粘彈性極限處的剪應(yīng)力值。τf也稱為流動應(yīng)力，指的是G″=G′交點(diǎn)處的剪應(yīng)力值。在較高的剪切下（τ>τf），粘性將占主導(dǎo)地位，樣品處于流動狀態(tài)。G'y（ G'y 在LVER極限的值）和 τy 反映了樣品的機(jī)械強(qiáng)度。CFR顆粒、SBR顆粒和SBR生物膜的τy值分別為71.58、48.49和52.56。同時，CFR顆粒的G'y也顯著高于SBR顆粒和SBR生物膜（分別為6567.4、2739.6和3808.4 Pa）。這表明CFR中顆粒的機(jī)械強(qiáng)度高于SBR中聚集體的機(jī)械強(qiáng)度（表3）。流體從粘彈性區(qū)向流動態(tài)的轉(zhuǎn)變行為可以通過計算流動轉(zhuǎn)變系數(shù)（ τf/τy ）來評估。當(dāng) τf/τy 值接近1時，試樣的脆性斷裂傾向更大。SBR顆粒與SBR生物被膜的τf/τy值相似（分別為7.95和8.00），且與CFR顆粒的τf/τy值差距較大（5.89）。因此，SBR中的聚集體比CFR中的顆粒更軟，顯示出更蓬松的結(jié)構(gòu)和更低的EPS含量。
圖8 CFR顆粒、SBR顆粒和SBR生物膜樣品的流變性能。 儲能模量（G′） 、損耗模量（G′′）、復(fù)態(tài)粘度（η*）和剪切應(yīng)力（τ）的應(yīng)變（γ）相關(guān)性（a-c），儲能模量（G′）和損耗模量（G′′）與剪切應(yīng)力（τ）的相關(guān)性（d-f） 。結(jié)果表明，在42天時CFR和SBR處理出現(xiàn)了混有絮凝體的紅色厭氧氨氧化聚集體。隨著絮凝劑的不斷洗滌，CFR在第70天首次出現(xiàn)了明顯的顆粒。而在SBR中，隨著單個紅色聚集體的消失，難以顆�；�，而AnAOB更喜歡在具有良好滯留能力的厭氧生物聚集體內(nèi)部以小規(guī)模菌落生長。EPS在厭氧氨氧化顆粒的形成、穩(wěn)定和生長中發(fā)揮著重要作用。隨著顆�；^程的進(jìn)行，EPS含量逐漸增加。第103天，CFR和SBR的顆粒尺寸分別為525.47和366.56 μm，PN含量分別為47.37和38.37 mg g-1VSS。SAA可以很好地揭示AnAOB的活性。如圖3所示，與SBR相比，CFR的SAA值在第103天達(dá)到最大值，與第368天的SBR相比（CFR和SBR中的SAA值分別為0.763和0.278）。結(jié)合第192天的顯微圖像和第170天的高通量焦磷酸測序結(jié)果，發(fā)現(xiàn)CFR顆粒沉淀形態(tài)完美，AnAOB比例高。最重要的是，在顆�；^程中，不同的操作模式（CFR和SBR）導(dǎo)致不同的顆粒特性。如圖S2所示，SBR（好氧/缺氧）更有利于部分自養(yǎng)細(xì)菌的繁殖，表現(xiàn)為棕褐色絮凝體，運(yùn)行周期中早期需氧（DO：5-6 mg L-1 ）由于氧擴(kuò)散引起的中毒會抑制AnAOB的生長。而AnAOB在CFR中繼續(xù)保持低氧（低DO濃度：0.12-0.18 mg L-1），發(fā)揮氧解毒能力，這與之前的研究類似。因此推測，顆�；跗诘男鯛罨钚猿恋砦飳ο倪^量的DO非常重要。經(jīng)過長期運(yùn)行，CFR和SBR的粒徑分別為102.99 μm和1000.42 μm，MLVSS分別為3322 mg L-1和750 mg L-1。但在SBR中，大量的生物質(zhì)附著在內(nèi)壁或混合葉片的表面，形成致密的生物膜（圖S3a-b）。同時，一些生物膜脫落并漂浮在水面上，這可能導(dǎo)致流出物的堵塞（圖S3c）。第400天的高通量焦磷酸測序結(jié)果顯示，CFR和SBR的顆粒中Candidatus Kuenenia的豐度分別降至2.38%和1.45%。SBR生物膜中Candidatus Kuenenia的豐度為0.25。但生物膜中不動桿菌屬的豐度較高（49.91%），可能具有極強(qiáng)的EPS分泌能力。作為流變特性分析，集料的機(jī)械強(qiáng)度按序為：SBR顆粒<SBR生物膜<CFR顆粒，表明CFR厭氧氨氧化顆粒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，如圖FISH圖（圖6）所示。本研究沒有對溫度進(jìn)行控制，溫度隨季節(jié)變化（14-36℃）。如圖1所示，在第57-159天，盡管溫度從36℃下降到18℃，但CFR的 NRR 從0.06增加到0.34 kg N m-3d-1，SBR的NRR從0.02增加到0.07 kg N m-3d-1 。第159-181天，溫度從18℃降至14℃，CFR和SBR的NRR均顯著下降（分別為0.34-0.19和0.07-0.02 kg N m-3d-1 ），表明降低18℃以上的溫度對NRR的影響不大。但在18-14℃時，溫度下降對反應(yīng)器性能的不利影響是顯著的。當(dāng)溫度穩(wěn)定在14℃時，CFR的NRR從0.20逐漸增加到0.33 kg N m-3d-1 。在第184-229天，SBR的NRR逐漸降低（0.02-0.01 kg N m-3d-1 ）。如圖4所示，在148-214天，CFR中的MLSS濃度明顯高于SBR。因此，認(rèn)為脫氮效率的差異是由生物量濃度引起的是合理的。也就是說，CFR的NRR的提高可能是由于生物量的增加。與之前添加額外顆粒的研究不同，在本研究中，CFR通過自身生物量的增殖得到了越來越多的沉淀顆粒。如圖4所示，與SBR的MLVSS（181-92 mg L-1）下降相比，CFR的MLVSS在183-214天內(nèi)從775 mg L-1增加到1397 mg L-1。因此，提高反應(yīng)器自身生物量的能力可以保證低溫NRR。低溫可提高流體的粘度和密度。顆粒沉降速度隨流體密度的增加而減小，這符合Stokes定律。Winkler等人觀察到，當(dāng)水的溫度從40℃降至5℃時，相同顆粒的沉降速度降低了2倍。因此，流體密度的增加可能導(dǎo)致更高的生物量流失。與SBR相比，生物量在CFR中的保留能力更好，這是由于引入了底部流出物和生物量選擇區(qū)，這在我們之前的研究中已有明確介紹。SBR采用沉降后出水的策略，導(dǎo)致生物量因沉淀性能惡化而被洗掉，即在214天，溫度為14℃時，SVI5值增至108.70。因此，SBR的MLSS非但沒有顯著增加，反而持續(xù)下降。另一方面，隨著溫度的降低，CFR和SBR的SAA均顯著下降（圖4），這是由于Candidatus Kuenenia的相對豐度降低（圖8c）。總體上，CFR的NRR高于SBR，這與CFR的生長生物量一致。如圖9所示，結(jié)果顯示了在無嚴(yán)格厭氧條件下，CFR和SBR中AnAOB的顆�；闆r。在進(jìn)行 CFR 和SBR的初步?jīng)_洗之前，絮凝活性沉淀物中出現(xiàn)了厭氧氨氧化聚集體。這一階段稱為厭氧氨氧化預(yù)顆�；�，是厭氧氨氧化初始富集的關(guān)鍵時期。絮凝活性沉淀物起著保護(hù)作用，保護(hù)AnAOB免受氧等有毒物質(zhì)的侵害。隨著絮凝體的洗滌，顆�；^程在CFR和SBR中變得不同。在CFR中，穩(wěn)定的營養(yǎng)供應(yīng)、水力剪切力和持續(xù)的低DO濃縮提供了一個穩(wěn)定適宜的環(huán)境，可以更好地滿足AnAOB較窄的生態(tài)位。因此，AnAOB容易自聚集并分泌EPS，EPS可以捕獲其他細(xì)菌作為守護(hù)者。因此，厭氧氨氧化顆粒過程是順利的。在SBR中，剩余的絮凝活性沉淀物不能在每個循環(huán)開始時隨意消耗高濃度的DO，這是順序分批給料間接引起的。AnAOB一旦直接暴露在高DO的狀態(tài)下，就很難快速富集。然而，在大的絮凝活性沉淀物的聚集體中觀察到紅色厭氧氨氧化絮凝體，也符合AnAOB的生態(tài)位。長期運(yùn)行過程中，在其他細(xì)菌和厚EPS的保護(hù)下，AnAOB生活在棕褐色顆粒內(nèi)。有趣的是，一些聚集物粘附在固體載體表面形成生物膜，這是AnAOB避開DO、低溫等惡劣環(huán)境脅迫的另一種方式。
圖9 不同操作下的AnAOB富集: CFR和SBR。厭氧氨氧化顆粒沉淀物的實際應(yīng)用中可能會出現(xiàn)AnAOB抑制，這是由于負(fù)荷率降低或過度曝氣導(dǎo)致溶解氧濃度相對較高。將AnAOB置于嚴(yán)格保護(hù)之下是明智的選擇。在預(yù)顆�；A段，絮凝活性沉淀物對AnAOB以厭氧氨氧化聚集體的形式進(jìn)行初始富集起著重要作用。絮凝活性沉淀物不僅消耗高DO，還能通過EPS分泌促進(jìn)AnAOB的聚集。從長遠(yuǎn)來看，絮凝活性顆粒與厭氧氨氧化顆粒沉淀物的共存有利于AnAOB的發(fā)展。另一方面，當(dāng)處理單元經(jīng)常面臨高DO濃度的壓力時，連續(xù)補(bǔ)料方式是富集AnAOB較好的選擇。對SBR而言，加入載體或活性沉淀物是抵抗高DO濃度脅迫的有效途徑。此外，維持生物量的增長對水溫季節(jié)性下降的穩(wěn)定厭氧氨氧化系統(tǒng)很重要。為了維持SBR中的生物量，應(yīng)該延長沉降時間。
以低濃度氨氮廢水為研究對象，在溫度降低、無嚴(yán)格厭氧條件下，在CFR和SBR條件下啟動并運(yùn)行厭氧氨氧化顆粒沉淀。與SBR相比，CFR的性能更好（0.33 kg N m-3 d-1），因為它有更好的生物量保留能力（1397 mg L-1），當(dāng)水溫出現(xiàn)季節(jié)性下降（18-14℃）時，CFR的性能更好（0.33 kg N m-3 d-1）。在預(yù)顆粒化階段，絮凝活性沉淀物對AnAOB起著保護(hù)者的作用，以抵御氧氣等有毒物質(zhì)。不同操作導(dǎo)致厭氧氨氧化顆粒化方式不同。基于CFR提供的穩(wěn)定和適宜的環(huán)境，AnAOB可以很容易自聚集并分泌EPS，EPS可以捕獲其他細(xì)菌作為守護(hù)者。在SBR中，AnAOB在其他細(xì)菌和厚EPS的保護(hù)下生活在棕黃色顆粒內(nèi)，其他聚集物粘附在固體載體表面形成生物膜。
