近日，水利與環境工程學院2020級碩士研究生楊恩喆（導師：陳宏教授）的研究論文“Intensifying single-stage denitrogen by a dissolved oxygen-differentiated airlift internal circulation reactor under organic matter stress: nitrogen removal pathways and microbial interactions”被環境科學/生態學學科頂級期刊Water Research接收并刊出。該刊由國際水協會（IWA）主辦，創刊于1967年，是環境科學與生態學領域一區Top期刊（期刊分類排名1/100），也是納入自然指數（The Nature Index）統計的82種最高水準的期刊之一，目前期刊最新影響因子為13.4。

近年來，長沙理工大學圍繞“守護好一江碧水”“洞庭湖建設秀美富饒的大湖經濟區”要求，集中力量開展有組織科研，在環境與生態等領域切實將專業特色轉化為學科優勢。依托水利與環境工程學院建設了“洞庭湖水環境治理與生態修復湖南省重點實驗室”，主動參與“一江(長江)一湖(洞庭湖)四水(湘資沅澧)”治理與開發，形成服務“守護好一江碧水”的獨特力量，有力推動我校環境/生態學學科進入了ESI全球排名前1%。以陳宏、陳婧、吳莎、史麗秀、江靜怡等青年教師為核心成員組建了長沙理工大學環境污染治理及生物控制技術科研創新團隊，長期專注于污水處理生物脫氮除磷等技術的研究與應用，取得了一系列研究成果。該論文是我校首次以長沙理工大學為第一署名單位在國際水研究權威期刊上發表的研究成果，對于提升國際同行評價和學術影響力具有重要意義。

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.120120

引用格式：Yang, E., Chen, J., Liu, K., Jiang, J., Wang, H., Wu, S., Shi, L., Jiang, J., Sanjaya, E.H., Chen, H., 2023. Intensifying single-stage denitrogen by a dissolved oxygen-differentiated airlift internal circulation reactor under organic matter stress: Nitrogen removal pathways and microbial interactions. Water Res., 241, 120120.

成果介紹

利用部分亞硝化-厭氧氨氧化工藝實現有機物廢水的高效單級脫氮是目前國內外研究的熱點。該研究利用自主研發的溶解氧分區氣升式內循環反應器構建了單級部分亞硝化-厭氧氨氧化同步反硝化（SPNAD）系統，考察其在高氨氮濃度、不同碳氮比（C/N=0.5、1、2、3、4）條件下連續運行364天的去除性能及過程機理。研究結果表明， SPNAD系統在C/N=1–2，AR=1.4–1.6 L/min時實現了高效穩定運行，平均總氮去除效率達到87.21%，平均COD去除性能高達94.78%。

進一步研究表明，自主研發的反應器構型促進形成了溶解氧分區，為不同微生物提供了適宜的環境，強化了功能微生物的協同作用。適宜的C/N比和反應器構型共同增強了菌群間的協作，實現了高效單級脫氮。隨著進水中C/N比的增加，氨氧化細菌和厭氧氨氧化細菌的相對豐度降低，反硝化細菌的相對豐度提升至44%，系統的氮去除路徑從自養脫氮逐漸轉變為硝化反硝化。當調節處理廢水的C/N比在適宜范圍時，能夠維持系統中微生物生長和相互作用的動態穩定，可以實現部分亞硝化-厭氧氨氧化工藝和硝化-反硝化工藝協同脫氮。溶解氧分區氣升式內循環反應器中形成的溶解氧梯度強化了不同功能微生物的生長和協同作用，可為城市污水/工業廢水脫氮處理提供了一個有價值的解決方案。

第一作者：

楊恩喆，長沙理工大學水利與環境工程學院2020級碩士研究生，主要從事污水生物脫氮理論與技術的研究，以第一作者或導師第一/本人第二發表SCI期刊論文3篇和CSCD核心期刊論文1篇并申請國家發明專利2項。

通訊作者：

陳宏，博導，教授，JSPS研究員，國家注冊環保師，生態環境研究所所長，長期從事水處理、水環境治理與環境生物技術方面的研究，已發表學術論文100余篇，申請國家專利70余項。