我院2020級(jí)碩士研究生楊恩喆在環(huán)境科學(xué)/生態(tài)學(xué)學(xué)科頂級(jí)期刊Water Research發(fā)表高水平論文

近日，水利與環(huán)境工程學(xué)院2020級(jí)碩士研究生楊恩喆（導(dǎo)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(huán)境科學(xué)/生態(tài)學(xué)學(xué)科頂級(jí)期刊Water Research接收并刊出。該刊由國(guó)際水協(xié)會(huì)（IWA）主辦，創(chuàng)刊于1967年，是環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)領(lǐng)域一區(qū)Top期刊（期刊分類(lèi)排名1/100），也是納入自然指數(shù)（The Nature Index）統(tǒng)計(jì)的82種最高水準(zhǔn)的期刊之一，目前期刊最新影響因子為13.4。

近年來(lái)，長(zhǎng)沙理工大學(xué)圍繞“守護(hù)好一江碧水”“洞庭湖建設(shè)秀美富饒的大湖經(jīng)濟(jì)區(qū)”要求，集中力量開(kāi)展有組織科研，在環(huán)境與生態(tài)等領(lǐng)域切實(shí)將專(zhuān)業(yè)特色轉(zhuǎn)化為學(xué)科優(yōu)勢(shì)。依托水利與環(huán)境工程學(xué)院建設(shè)了“洞庭湖水環(huán)境治理與生態(tài)修復(fù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”，主動(dòng)參與“一江(長(zhǎng)江)一湖(洞庭湖)四水(湘資沅澧)”治理與開(kāi)發(fā)，形成服務(wù)“守護(hù)好一江碧水”的獨(dú)特力量，有力推動(dòng)我校環(huán)境/生態(tài)學(xué)學(xué)科進(jìn)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(zhǎng)沙理工大學(xué)環(huán)境污染治理及生物控制技術(shù)科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，長(zhǎng)期專(zhuān)注于污水處理生物脫氮除磷等技術(shù)的研究與應(yīng)用，取得了一系列研究成果。該論文是我校首次以長(zhǎng)沙理工大學(xué)為第一署名單位在國(guó)際水研究權(quán)威期刊上發(fā)表的研究成果，對(duì)于提升國(guó)際同行評(píng)價(jià)和學(xué)術(shù)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(shí)現(xiàn)有機(jī)物廢水的高效單級(jí)脫氮是目前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。該研究利用自主研發(fā)的溶解氧分區(qū)氣升式內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器構(gòu)建了單級(jí)部分亞硝化-厭氧氨氧化同步反硝化（SPNAD）系統(tǒng)，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(xù)運(yùn)行364天的去除性能及過(guò)程機(jī)理。研究結(jié)果表明， SPNAD系統(tǒng)在C/N=1–2，AR=1.4–1.6 L/min時(shí)實(shí)現(xiàn)了高效穩(wěn)定運(yùn)行，平均總氮去除效率達(dá)到87.21%，平均COD去除性能高達(dá)94.78%。

進(jìn)一步研究表明，自主研發(fā)的反應(yīng)器構(gòu)型促進(jìn)形成了溶解氧分區(qū)，為不同微生物提供了適宜的環(huán)境，強(qiáng)化了功能微生物的協(xié)同作用。適宜的C/N比和反應(yīng)器構(gòu)型共同增強(qiáng)了菌群間的協(xié)作，實(shí)現(xiàn)了高效單級(jí)脫氮。隨著進(jìn)水中C/N比的增加，氨氧化細(xì)菌和厭氧氨氧化細(xì)菌的相對(duì)豐度降低，反硝化細(xì)菌的相對(duì)豐度提升至44%，系統(tǒng)的氮去除路徑從自養(yǎng)脫氮逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橄趸聪趸?。?dāng)調(diào)節(jié)處理廢水的C/N比在適宜范圍時(shí)，能夠維持系統(tǒng)中微生物生長(zhǎng)和相互作用的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，可以實(shí)現(xiàn)部分亞硝化-厭氧氨氧化工藝和硝化-反硝化工藝協(xié)同脫氮。溶解氧分區(qū)氣升式內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器中形成的溶解氧梯度強(qiáng)化了不同功能微生物的生長(zhǎng)和協(xié)同作用，可為城市污水/工業(yè)廢水脫氮處理提供了一個(gè)有價(jià)值的解決方案。

第一作者：

楊恩喆，長(zhǎng)沙理工大學(xué)水利與環(huán)境工程學(xué)院2020級(jí)碩士研究生，主要從事污水生物脫氮理論與技術(shù)的研究，以第一作者或導(dǎo)師第一/本人第二發(fā)表SCI期刊論文3篇和CSCD核心期刊論文1篇并申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利2項(xiàng)。

通訊作者：

陳宏，博導(dǎo)，教授，JSPS研究員，國(guó)家注冊(cè)環(huán)保師，生態(tài)環(huán)境研究所所長(zhǎng)，長(zhǎng)期從事水處理、水環(huán)境治理與環(huán)境生物技術(shù)方面的研究，已發(fā)表學(xué)術(shù)論文100余篇，申請(qǐng)國(guó)家專(zhuān)利70余項(xiàng)。