科学家揭示生物絮团单级好氧同步去除氮磷机理

上海海洋大学水产与生命学院教授罗国芝团队先后在《化学工程杂志》《生物资源技术》发文，揭示了生物絮团在单级好氧条件下同步去除硝酸盐和磷酸盐的机制，并量化了去除效果。两项研究为水产养殖尾水设施化处理提供了理论支撑，尤其适用于设施化陆基养殖，可显著降低养殖尾水占地面积、提高处理效率。

水产养殖被认为是水环境中氮、磷的重要来源之一。高养殖负荷和水重复利用率导致养殖水体中含有高浓度氮、磷。其中，磷是限制水产养殖尾水达标排放的主要元素。生物絮团技术可通过形成悬浮微生物絮团，实现较高密度的封闭式生产，近年来受到国内外的普遍关注。

研究团队在前期研究中观察到，充分补充有机碳源时，生物絮团养殖水体中不会出现硝酸盐和磷酸盐的明显积累。进一步研究发现，生物絮团可通过异养同化过程高效地同步去除磷酸盐。生物絮团中的硝酸盐可通过好氧反硝化、异养同化、异化还原为铵等路径被去除，磷酸盐转运主要依靠磷酸盐特异性转运系统完成。处理后形成的生物絮团粗蛋白含量高于40%，必需氨基酸指数超过0.9，具备较好的饲源化利用潜力。

此外，不同碳源会诱导不同的氮、磷转化路径。葡萄糖更有利于生物絮团通过异养同化实现同步脱氮除磷，乙酸盐和丙酸盐则通过诱导生物絮团进行好氧反硝化过程降低同化效率，进而降低磷酸盐去除效率。

生物絮团氮磷代谢途径。图片来源于《化学工程杂志》

相关论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.154575

https://doi.org/10.1016/j.biortech.2024.131347