近期，环境科学与工程学院张安龙教授团队王先宝副教授在活性污泥胞外聚合物原位碳源化强化脱氮领域取得多项研究成果，在国外权威期刊Bioresource Technology (IF=9.7)、Journal of Environmental Chemical Engineering（IF=7.4）上发表高水平论文。
【成果1】利用胞外聚合物作为内源性氧化还原介体强化生物反硝化性能
外源性介体能够很好的加速反硝化电子传递过程，提高脱氮效率，但大部分属于人工合成化合物，价格昂贵，而且容易造成二次污染，不适合大规模的推广应用。本研究提取活性污泥胞外聚合物（EPS）作为内源性氧化还原介体，考察EPS添加对反硝化脱氮性能的影响。EPS添加量为75 mg C/L时，硝酸盐还原速率提高42%。EPS添加降低了体系电荷转移阻力，提高了电子转移系统活性；同时，外加EPS将硝酸盐还原酶和亚硝酸盐还原酶活性分别提高了29.7%和25.4%，反应活化能减少了31.1%；此外，EPS可以作为电子载体加速电子转移，其作用与醌环相似。更重要的是，EPS添加将糖酵解相关酶活性提高了16.5% ~ 48.3%，增强了微生物碳源代谢性能，使NADH产量提高了1.21倍，从而强化了反硝化性能。
【成果2】剥离活性污泥胞外聚合物强化生物脱氮机理
EPS吸附在细菌表面会阻碍电子传递，而EPS中细胞色素c、腐殖质等氧化还原介体释放到溶液中可以促进电子传递过程，因此EPS剥离释放的氧化还原介体对反硝化电子传递过程存在某种促进机制。研究表明，适当的EPS剥离（EPS剥离程度为7.77%）能够提高活性污泥反硝化性能，反硝化速率是对照组的110.4%；EPS剥离提高了反硝化体系电子转移能力（ETSA是对照组的1.52倍），降低了反应活化能（减小了42.9%），将糖酵解相关酶活性提高了9.60% ~ 18.08%，NADH产量增加了6.5%，从而促进了活性污泥反硝化脱氮性能。
【成果3】胞外聚合物作为反硝化电子供体的生物可利用性
EPS从活性污泥表面剥离可作为生物脱氮的补充碳源，但EPS剥离作为电子供体时生物反硝化利用特性尚不清楚。采用超声离心法提取活性污泥LB-EPS与TB-EPS，其可生化性（BOD5/COD）分别约为0.20和0.45。两类EPS均可作为电子供体用于反硝化脱氮过程，LB-EPS和TB-EPS作为碳源时，活性污泥反硝化速率可达到1.34和1.42 mg NO3-N/(g MLSS·h)。在缺氧环境下，两类EPS的生物降解程度分别为65.2%和52.2%，LB-EPS作为碳源的反硝化利用程度明显高于TB-EPS。LB-EPS中蛋白质和多糖的降解率分别为35.6%和37.3%，降解程度基本相当；TB-EPS中蛋白质与多糖的降解率分别为44.2%和60.1%，多糖的生物降解程度明显高于蛋白质。
【文章链接】
成果1
https://doi.org/10.1016/j.biortech.2021.126522
成果2
https://doi.org/10.1016/j.jece.2022.108069
成果3
https://doi.org/10.1016/j.jece.2024.112077
（核稿：陈庆彩 编辑：李小飞）
