导读

         近日，我院楼菊青课题组于2024年11月在国际TOP期刊 Bioresource Technology（IF: 9.7）发表题为“ Low-intensity ultrasound combined with inert particles to improve denitrifying flocculated sludge performance and resulting granulation mechanism”的研究性论文。本研究利用低强度超声与惰性颗粒的联合作用，增强反硝化污泥性能，促进反硝化絮凝污泥造粒。低强度超声的施加提高了污泥的反硝化性能，促进了反硝化菌群的富集。惰性颗粒的加入为微生物提供了生存环境，刺激了胞外聚合物的分泌，促进了絮凝污泥造粒过程。在低强度超声与微塑料联合作用下形成的颗粒污泥中反硝化细菌的活性和富集程度最高。本研究为优化厌氧污泥造粒提供了新的思路。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.biortech.2024.131724

图文摘要

研究亮点

1·研究了低强度超声辅助惰性颗粒造粒的方法

2·微塑料比活性炭更利于造粒

3·超声和惰性颗粒均能促进胞外聚合物分泌，增强电子传递系统活性

4·低强度超声有利于反硝化菌的富集

图1 污泥粒径分布（第75天）及污泥粒径变化（a）平均粒径变化；（b）最大粒径变化；（c）第75天污泥粒径分布

图2 不同组颗粒污泥的扫描电镜图像：a-b：活性炭组；c-d：活性炭+超声组；e-f：微塑料+超声组

图3不同实验组中胞外聚合物各组分含量变化：（a）蛋白；（b）多糖;（c）胞外聚合物总量；

图4 实验系统的电子传递活性分析：（a）ETSA；（b）总电容；

图5微生物群落结构：(a) 门水平；(b) 属水平

图6 第75天时的菌群相关性网络分析：(a) 母反应器组；(b) 活性炭组；(c) 活性炭加超声组；(d) 微塑料+超声组

主要研究结论

      本文以反硝化系统为基础，以缺氧反硝化菌为研究对象，利用低强度超声和惰性颗粒的共同作用，通过低强度超声刺激细胞活性，加快细胞分泌胞外聚合物，促进细胞聚集，用惰性颗粒提供细胞附着位点，从而达到强化絮凝污泥性能，促进颗粒化。微塑料较活性炭更有利于反硝化菌的富集，形成的颗粒中，反硝化菌Lentimicrobium的相对丰度最高。添加了材料的实验组Flavobacterium显著增加，加快了颗粒污泥的形成过程。相关性网络分析结果表明，造粒过程中，优势反硝化菌与其他反硝化菌之间出现了竞争关系。颗粒粒径越大，菌种之间的相关性更高。在活性炭组和微塑料+超声组中，Flavobacterium都表现出与norank_f_Rikenellaceae和Erysipelothrix正相关。低强度超声提高了污泥的反硝化性能，促进了反硝化菌群的富集。惰性颗粒的加入为微生物提供了生存环境，刺激了胞外聚合物的分泌，促进了絮凝污泥造粒过程。在低强度超声与微塑料联合作用下形成的颗粒污泥中反硝化细菌的活性和富集程度最高。

         高冉（第一作者），浙江工商大学环境科学与工程2021级硕士研究生。主要研究方向为水污染与水环境治理技术。在Bioresource Technology、Journal of Environmental Management、环境科学学报以第一作者发表论文4篇。曾获浙江工商大学2023年度“优秀研究生”。

楼菊青（通讯作者），浙江工商大学环境科学与工程学院教授，博士，硕士生导师，环境影响评价工程师。于2010年10月至2011年10月在澳大利亚昆士兰大学Advanced Water Management Centre 做访问学者。主要研究领域：废水生物处理技术；水蚯蚓污泥减量污染物降解新技术等。在《Bioresource Technology》、《Environmental Science and Technology》等国际国内权威期刊发表论文近70篇，获授权专利6项，承担完成省部级及以上课题7项。研究成果先后获全国商业科技进步奖一等奖、二等奖各一项，浙江省科学技术进步二等奖、三等奖各一项。指导的研究生均发表一级期刊以上论文2篇以上。曾获校“优秀教师”、“三育人先进个人”、“教坛新秀”、“实施子女战略优秀教师”、“商李芳华” 最受学生喜爱老师提名奖等荣誉称号。