Formic acid has been demonstrated to aid the rapid start-up and stable maintenance of nitritation (from ammonia to nitrite) in our previous work. In this work, a mathematical model integrated the decay and recovery of nitrifiers (including ammonia oxidizing bacteria (AOB) and nitrite oxidizing bacteria (NOB)) during and withdrawing formic acid treatment was established. The decay of nitrifiers was induced by the mixed inhibition (i.e. coexistence of competitive and non-competitive inhibition) of growth and the inactivation of substrate oxidation activity. Recovery of nitrifiers resulted from the relief and restoration of growth inhibition and substrate oxidation activity. The model was successfully evaluated by using data from independent batch experiments with different formic acid concentrations as well as from long-term bioreactor operation. The final model satisfactorily described the nitrogen conversion at the decay, recovery and stability stages. Modeling results showed formic acid had adverse effects on both activity and abundance of nitrifiers, while the rapid start-up of nitritation and rebound of ammonia oxidation performance were mainly attributed to the significant difference between AOB and NOB in the inactivation and recovery rate, respectively. Furthermore, the model suggested that shortened both the sludge retention time (<10 d) and hydraulic retention time (<7 h) were necessary to maintain the long-term stability of nitritation using formic acid. These results indicate the model built in this study will be a useful tool that allows for robust regulation of nitritation using formic acid.

在我们以前的工作中，已证明甲酸有助于快速启动并稳定维持硝化作用（从氨到亚硝酸盐）。在这项工作中，建立了一个数学模型，该模型综合了硝化剂（包括氨氧化细菌（AOB）和亚硝酸盐氧化细菌（NOB））在甲酸处理和回收中的衰减和回收。硝化剂的衰变是由生长的混合抑制（即竞争性和非竞争性抑制的共存）和底物氧化活性的失活引起的。硝化剂的回收来自生长抑制和底物氧化活性的缓解和恢复。通过使用来自不同批次甲酸的独立批次实验的数据以及长期生物反应器的操作成功地评估了该模型。最终模型令人满意地描述了在衰变，恢复和稳定阶段的氮转化率。模拟结果表明，甲酸对硝化剂的活性和丰度均具有不利影响，而硝化的快速启动和氨氧化性能的反弹主要是由于AOB和NOB的失活率和回收率显着不同。此外，该模型建议缩短污泥停留时间（<10 d）和水力停留时间（<7 h）对于维持使用甲酸硝化的长期稳定性是必要的。这些结果表明，该研究中建立的模型将是有用的工具，允许使用甲酸对硝化进行稳健的调节。恢复和稳定阶段。模拟结果表明，甲酸对硝化剂的活性和丰度均具有不利影响，而硝化的快速启动和氨氧化性能的反弹主要是由于AOB和NOB的失活率和回收率显着不同。此外，该模型建议缩短污泥停留时间（<10 d）和水力停留时间（<7 h）对于维持使用甲酸硝化的长期稳定性是必要的。这些结果表明，该研究中建立的模型将是有用的工具，允许使用甲酸对硝化进行稳健的调节。恢复和稳定阶段。模拟结果表明，甲酸对硝化剂的活性和丰度均具有不利影响，而硝化的快速启动和氨氧化性能的反弹主要是由于AOB和NOB的失活率和回收率显着不同。此外，该模型建议缩短污泥停留时间（<10 d）和水力停留时间（<7 h）对于维持使用甲酸硝化的长期稳定性是必要的。这些结果表明，该研究中建立的模型将是一个有用的工具，可以使用甲酸对硝化进行稳健的调节。亚硝化的快速启动和氨氧化性能的回升主要是由于AOB和NOB的失活率和回收率分别存在显着差异。此外，该模型建议缩短污泥停留时间（<10 d）和水力停留时间（<7 h）对于维持使用甲酸硝化的长期稳定性是必要的。这些结果表明，该研究中建立的模型将是一个有用的工具，可以使用甲酸对硝化进行稳健的调节。亚硝化的快速启动和氨氧化性能的回升主要是由于AOB和NOB的失活率和回收率分别存在显着差异。此外，该模型建议缩短污泥停留时间（<10 d）和水力停留时间（<7 h）对于维持使用甲酸硝化的长期稳定性是必要的。这些结果表明，该研究中建立的模型将是一个有用的工具，可以使用甲酸对硝化进行稳健的调节。10 d）和水力停留时间（<7 h）是维持使用甲酸进行硝化的长期稳定性所必需的。这些结果表明，该研究中建立的模型将是一个有用的工具，可以使用甲酸对硝化进行稳健的调节。10 d）和水力停留时间（<7 h）是维持使用甲酸进行硝化的长期稳定性所必需的。这些结果表明，在这项研究中建立的模型将是有用的工具，允许使用甲酸对硝化进行强有力的调节。