厌氧氨氧化富集培养研究及其工业应用进展_李祥

随着人们生活水平和工业化程度不断提高，含氮污染物的排放量也在不断增加。因此氮素污染问题也开始引起了人们的高度关注。而传统的硝化-反硝化脱氮方法已经很难满足目前高氨氮废水的处理要求。因此寻找一些低耗能、高效率的生物脱氮途径成为许多水处理工作者的研究热点。厌氧氨氧化是指在厌氧的条件下将NH4+-N和NO2--N转化为N2的过程。在此反应过程中不需要有机物和氧气的参与，使得其脱氮成本大幅降低。据目前的工程应用表明，传统的脱氮成本2～5欧元·kg-1，而采用厌氧氨氧化技术其脱氮成本仅为传统的1/10左右[1]。因此厌氧氨氧化工艺的高效廉价性得到人们更多的关注。但是厌氧氨氧化细菌倍增时间长达11d，限制着其工业化的发展，使得这一技术目前基本处于实验室理论研究阶段。本文对厌氧氨氧化目前研究现状及其向工业化发展进展进行一些综述和讨论。并在此基础上提出厌氧氨氧化工业化发展时还需解决的一些问题。1厌氧氨氧化富集培养研究经过十多年的研究，人们已经初步探明厌氧氨氧化反应的机制、厌氧氨氧化作用菌的生理特征等一系列问题[2-3]。通过人工配水对厌氧氨氧化细菌进行了富集培养方面，获得了较大的成果[2]。厌氧氨氧化反应器接种泥源方面的研究表明厌氧氨氧化菌普遍存在于处理污水的活性污泥中，采用不同的泥源均能够启动厌氧氨氧化反应器[4]。由于厌氧氨氧化细菌倍增时间长，体积较小，在培养过程中易流失，以及对氧气的敏感性使得其反应器启动非常缓慢。采用悬浮污泥启动反应器一般需要3～5个月左右，有的甚至长达200d[4]，其总氮去除速率很难得到提高。然而利用不同生物膜启动厌氧氨氧化反应器可以很好的避免这些不利因素对厌氧氨氧化细菌生长的影响[5-7]。马富国[5]等采用自养型硝化生物膜启动厌氧氨氧化反应器，经过110d的培养成功启动厌氧氨氧化反应器，总氮去除速率达到0.1kg·m-3·d-1。张蕾[6]等接种硝化污泥采用竹炭作为载体经过144d的培养，总氮去除速率达到3.2kg·m-3·d-1。Tsushima等[7]利用装有无纺滤布的上流式固定床生物膜反应器接种普通污泥筛选富集厌氧氨氧化细菌的试验，在富集247d后，反应器内的总氮去除速率达到了26.0kg·m-3·d-1。成为到目前为止所获得脱氮效率最高的报道。由此可见向反应器内投加载体能够形成很好的厌氧和微生物附着生长的环境，有利于厌氧氨氧化富集培养。厌氧