本文档属于类型a，即报告了一项原创性研究。以下是针对该研究的学术报告：
研究作者及机构
本研究由Xinjie Gao、Liang Zhang*、Yongzhen Peng、Jing Ding和*****g An共同完成，研究团队来自北京工业大学的国家级先进城市污水处理与回用技术工程实验室以及北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室。该研究于2022年8月29日在线发表在《Chemical Engineering Journal》期刊上，卷号为451，文章编号为138878。
学术背景
本研究的主要科学领域为环境工程，特别是城市污水处理中的氮去除技术。随着全球对氮污染问题的日益关注，污水处理厂（WWTPs）的排放标准变得更加严格。传统的硝化-反硝化工艺虽然被广泛应用，但在低温或低碳氮比（C/N）条件下，氮去除效率往往不稳定。厌氧氨氧化（Anammox）作为一种新型的氮去除技术，具有减少碳源消耗和节能的潜力，但其在城市污水处理中的应用优势尚未完全揭示。因此，本研究旨在通过将Anammox工艺直接整合到厌氧/好氧/缺氧（AOA）系统中，评估其在长期运行中的稳定性和氮去除效率，特别是在温度波动和C/N比变化条件下的表现。
研究流程
本研究分为多个步骤，详细流程如下：
反应器设置与运行
研究使用了一个连续流反应器，包括一个生物反应器（60.8升）和一个二次沉淀池（23.3升）。生物反应器通过可移动板分为厌氧、好氧和缺氧区。污泥回流分为两条路线：从沉淀池回流到厌氧区前端（R1）和回流到缺氧区前端（R2）。研究通过控制好氧区末端的残余氨氮浓度，实现了Anammox的整合。整个实验持续了237天，期间水力停留时间（HRT）保持在16小时，未排放剩余污泥。温度从27.8°C降至17.2°C，C/N比在1.6至5.0之间波动。
批次实验
研究进行了多个批次实验，包括：
化学分析方法
所有样品在分析前通过滤纸过滤，使用Lachat QuikChem 8500系列2流动注射分析仪测量NH4+-N、NO2–N和NO3–N的浓度。混合液悬浮固体（MLSS）和混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）的浓度采用标准方法分析，溶解氧（DO）和温度使用WTW 3420分析仪监测。
微生物表征
通过DNA提取和实时定量PCR（qPCR）评估了Anammox细菌（AnAOB）和糖原积累菌（GAOs）的丰度变化。此外，使用高通量测序技术分析了微生物群落的变化，测序数据在NCBI序列读取档案数据库中存档。
主要结果
1. 氮去除性能
在237天的运行期间，系统在温度下降和C/N比波动的条件下，成功实现了稳定的氮去除，效率达到87.1±2.5%。Anammox活性（0.32±0.07 mgN/(gSS·h)）和AnAOB丰度（3.1±0.9×10^8 copies/gSS）保持较高水平。Anammox贡献了52.6%-57.5%的N2产生，其余通过硝化-反硝化完成。
Anammox性能
AnAOB在系统启动后35天内迅速富集，其功能基因从4.25×10^6 copies/gSS增加到1.75×10^8 copies/gSS。在长期运行中，AnAOB的丰度和活性保持稳定，Candidatus Brocadia是唯一检测到的AnAOB属。Anammox在缺氧区的氮去除贡献最大，特别是在低温条件下，其与内源反硝化的结合显著提高了氮去除效率。
微生物群落分析
微生物多样性随着系统运行时间的增加而提高，表明系统功能稳定性增强。GAOs的富集与内源反硝化的结合进一步支持了Anammox的稳定运行。
结论
本研究通过将Anammox整合到AOA系统中，成功提高了城市污水处理的氮去除稳定性和效率。Anammox在低温条件下的稳定表现补偿了硝化和反硝化能力的不足，内源反硝化与Anammox的结合进一步增强了氮去除效果。控制好氧区末端的残余氨氮浓度是AnAOB富集的有效策略，Anammox的稳定活性得益于系统中溶解氧和有机碳的限制，以及与内源反硝化的协同作用。
研究亮点
1. 重要发现：Anammox在低温条件下仍能保持较高的氮去除效率，贡献了超过50%的N2产生。
2. 方法创新：通过控制好氧区末端的残余氨氮浓度，实现了AnAOB的富集，无需接种。
3. 研究对象的特殊性：研究在真实城市污水处理条件下进行，验证了Anammox在实际应用中的可行性。
其他有价值的内容
本研究还探讨了Anammox与内源反硝化的协同作用机制，揭示了其在低温条件下的氮去除优势，为未来城市污水处理工艺的优化提供了重要参考。
以上是对该研究的详细学术报告，涵盖了研究的背景、流程、结果、结论及其科学价值。