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Achieving high nitrogen and antibiotics removal efficiency by nZVI-C in partial nitritation/anammox system with a single-stage membrane-aerated biofilm reactor
Journal of Hazardous Materials ( IF 12.2 ) Pub Date : 2024-05-15 , DOI: 10.1016/j.jhazmat.2024.134626 Zixuan Song 1 , Li Zhang 1 , Jiachun Yang 2 , Shou-Qing Ni 3 , Yongzhen Peng 1
Journal of Hazardous Materials ( IF 12.2 ) Pub Date : 2024-05-15 , DOI: 10.1016/j.jhazmat.2024.134626 Zixuan Song 1 , Li Zhang 1 , Jiachun Yang 2 , Shou-Qing Ni 3 , Yongzhen Peng 1
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This study innovated constructed an activated carbon-loaded nano-zero-valent iron (nZVI-C) enhanced membrane aerated biofilm reactor (MABR) coupled partial nitritation/anammox (PN/A) system for optimizing nitrogen and antibiotics removal. Results showed that nitrogen and antibiotic removal efficiencies of 88.45 ± 0.14% and 89.90 ± 3.07% were obtained by nZVI-C, respectively. nZVI-C hastened enrichment (relative abundance raised from 2.85% to 12.28%) by increasing tryptophan content in EPS. Furthermore, nZVI-C proliferated amo gene by 3.92 times and directly generated electrons, stimulating Ammonia monooxygenase (AMO) co-metabolism activity. Concurrently, via antibiotic resistance genes (ARGs) horizontal transfer, synergized with and for efficient antibiotic removal. Moreover, nZVI-C mitigated antibiotics inhibition of electron transfer by proliferating genes for PN and anammox electron production (hao, hdh) and utilization (amo, hzs, nir). That facilitated electron transfer and synergistic substrate conversion between ammonia oxidizing bacteria (AOB) and anaerobic ammonia oxidizing bacteria (AnAOB). Finally, the high nitrogen removal efficiency of the MABR-PN/A system was achieved.
中文翻译：
在带有单级曝气膜生物膜反应器的部分硝化/厌氧氨氧化系统中，通过 nZVI-C 实现高氮和抗生素去除效率
本研究创新构建了一种载活性炭纳米零价铁 （nZVI-C） 增强膜充气生物膜反应器 （MABR） 耦合部分硝化/厌氧氨氧化 （PN/A） 系统，用于优化氮和抗生素去除。结果表明，nZVI-C 的氮去除率分别为 88.45 ± 0.14% 和 89.90 ± 3.07%。nZVI-C 通过增加 EPS 中的色氨酸含量加速富集（相对丰度从 2.85% 提高到 12.28%）。此外，nZVI-C 使 amo 基因增殖 3.92 倍并直接产生电子，刺激氨单加氧酶 （AMO） 共代谢活性。同时，通过抗生素耐药基因 （ARG） 水平转移，协同作用并有效去除抗生素。此外，nZVI-C 通过增殖 PN 和厌氧氨氧化电子产生 （hao、hdh） 和利用 （amo、hzs、nir） 的基因来减轻抗生素对电子转移的抑制。这促进了氨氧化细菌 （AOB） 和厌氧氨氧化细菌 （AnAOB） 之间的电子转移和协同底物转化。最后，实现了 MABR-PN/A 系统的高脱氮效率。
更新日期：2024-05-15
中文翻译：
在带有单级曝气膜生物膜反应器的部分硝化/厌氧氨氧化系统中，通过 nZVI-C 实现高氮和抗生素去除效率
本研究创新构建了一种载活性炭纳米零价铁 （nZVI-C） 增强膜充气生物膜反应器 （MABR） 耦合部分硝化/厌氧氨氧化 （PN/A） 系统，用于优化氮和抗生素去除。结果表明，nZVI-C 的氮去除率分别为 88.45 ± 0.14% 和 89.90 ± 3.07%。nZVI-C 通过增加 EPS 中的色氨酸含量加速富集（相对丰度从 2.85% 提高到 12.28%）。此外，nZVI-C 使 amo 基因增殖 3.92 倍并直接产生电子，刺激氨单加氧酶 （AMO） 共代谢活性。同时，通过抗生素耐药基因 （ARG） 水平转移，协同作用并有效去除抗生素。此外，nZVI-C 通过增殖 PN 和厌氧氨氧化电子产生 （hao、hdh） 和利用 （amo、hzs、nir） 的基因来减轻抗生素对电子转移的抑制。这促进了氨氧化细菌 （AOB） 和厌氧氨氧化细菌 （AnAOB） 之间的电子转移和协同底物转化。最后，实现了 MABR-PN/A 系统的高脱氮效率。
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