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【山东大学】Water Res.（IF=12.8）磁场处理废水部分反硝化细菌选择性富集，促进反应稳定耦合

与厌氧氨氧化相关的微生物菌群成为了节能无碳废水脱氮工艺的重要因素。铵和亚硝酸盐是厌氧氨氧化菌群生长的必要条件，亚硝酸盐可以通过部分硝化和氨氧化产生，也可以由反硝化细菌还原硝酸盐产生。然而，硝化与厌氧氨氧化的耦合面临许多挑战。

山东大学环境科学与工程学院研究团队在环境科学与生态学领域Top期刊Water Research在线发表了题为“Multi-omics analysis revealed the selective enrichment of partial denitrifying bacteria for the stable coupling of partial-denitrification and anammox process under the influence of low strength magnetic field”的文章，探究1.3和20 mT静磁场对废水处理过程中部分反硝化（PD）-厌氧氨氧化工艺性能的影响。

研究发现，污泥接种后，不同反应器R1（对照）和磁场组对废水的总氮去除率在65%至74%。然而，磁场组的脱氮效率在第8天开始增加，第11天时，1.3 mT和20 mT下，总无机氮去除率分别达到82%和80%，远高于对照（66%）。考虑到氮负荷率，1.3 mT更适合脱氮，为R2。此外，由于污泥上浮，脱氮效率会下降，但R2恢复脱氮效率显著快于R1，处理到第6阶段，R2平均脱氮率为85%，而R1仅为75%。反应器微生物群落中广古菌门的相对丰度分别从18.68%（种子污泥）下降至2.3%（R1）和1.8%（R2），变形菌门的相对丰度也从11.74%（种子污泥）增加至15.76%（R1）和14.46%（R2），产甲烷菌也显著下降。微生物群落中，有1542种为种子污泥特有的，R1特有的为898种，R2特有的为1105种，与对照R1相比，低强磁场增强了微生物菌落的多样性。与对照相比，1.3 mT磁场促进了大多数细菌门的表达，反硝化细菌陶厄式菌（Thauera）和动胶菌（Zoogloea）的表达在R1中（分别为5.75%和1.21%）显著低于R2（分别为10.25%和6.61%），而厌氧氨氧化菌属的表达量在对照组中显著高于磁场组。除参与厌氧氨氧化和反硝化作用的基因外，与R1相比，R2中铵转运蛋白、亚硝酸盐转运蛋白、硝酸盐/亚硝酸盐转运蛋白等表达丰度更高。乙酸激酶在R1中表达更多，而磷酸乙酰转移酶在R2中更活跃，与对照相比，1.3 mT磁场下有机碳利用率提高，与碳消耗相关的细菌丰度更高。在主要氨基酸代谢途径中R2表现出比R1更高的宏基因组丰度。此外，微生物群落通过增加GO项的表达，影响磁场刺激和生物调控，具有更高的转录丰度。磁场技术为富亚硝酸盐依赖性厌氧氨氧化工艺提供了一种新方法，可成功去除废水中以厌氧氨氧化为中心的氮，将硝酸盐还原为亚硝酸盐。