厌氧氨氧化理论与工艺研究进展_王昌稳

环境工程2011年第29卷增刊厌氧氨氧化理论与工艺研究进展＊王昌稳1李军1陈瑜1王晓毅2马家轩2(1.北京工业大学建筑工程学院,北京100124;2.河南省化工研究所有限责任公司,郑州450052)摘要:氨的厌氧氧化(ANAMMOX)是一种新型生物脱氮技术。它是指在厌氧条件下,通过特定的兼性和专性厌氧自养细菌的作用,将NH4+-N和NO2--N反应转化为N2的过程。ANAMMOX工艺与现有工艺相比有明显的优越性。回顾了厌氧氨氧化现象的发现过程,介绍了近年来厌氧氨氧化理论和可行工艺的研究进展,指出该工艺存在的问题和今后研究方向。关键词:厌氧氨氧化;亚硝化-厌氧氨氧化;进展PROGRESSINRESEARCHONANAEROBICAMMONIUM-OXIDATIONTHEORYANDPROCESSWangChangwen1LiJun1ChenYu1WangXiaoyi2MaJiaxuan2(1.CollegeofCivilEngineering&Architecture,BeijingUniversityofTechnology,Beijing100124,China;2.HenanChemicalIndustryResearchInstituteCo.,Ltd,Zhengzhou450052,China)Abstract:Anaerobicammoniaoxidation(ANAMMOX)isanewbiologicalnitrogenremovaltechnology.ItistheoneofusingcertainfacultativeorstrictanaerobicautotrophicbacteriatotransferNH4+-NandNO2--NtoN2underanaerobiccondition.ANAMMOXprocesshasobviousadvantagesascomparedtotheexistingtech-nologies.ThispaperreviewsthediscoveryprocessofANAMMOX,introducestheprogressesintheresearchofthetheoryandtheavailableprocess,pointsouttheproblemsoftheprocessandtheresearchdirectionsinfu-ture.Keywords:ANAMMOX;nitrosation-ANAMMOX;progress＊国家重大水专项(2009ZX07210-002-003.2)。0引言由含氮废水引起的水体富营养化是世界各国面临的重大难题,在经济发展迅速的中国显得尤为严重。对各类含氮污水而言,生物脱氮技术是目前广泛采用的减少氮污染的方法之一。废水生物脱氮通常采用传统的硝化-反硝化工艺,但是该工艺在处理高含氮、低C/N比的废水(如垃圾渗滤液、消化污泥脱水液、家禽饲养场废水)时,能耗大且异养反硝化时需要外加碳源,处理费用高。20世纪90年代,由于厌氧氨氧化菌和厌氧氨氧化代谢途径的最新发现,为废水生物脱氮开辟了新途径,先后开发出CANON、OLAND和deammonification等生物脱氮新工艺。1厌氧氨氧化理论早在1977年Broda推测自然界存在某种自养微生物能够直接氧化氨氮为氮气[1]。Mulder等人[2]1995年在荷兰Gist-Brocade的一个多级污水处理系统中的一个反硝化中试发现,出水中的氨氮消失,但是消耗硝酸氮同时产生N2。观察到的最大氨氮去除率为1.2mmol/(L·h),在连续流氮和氧化还原平衡试验中,表明氨氮是在厌氧条件下去除的,每去除1mol的氨氮要消耗0.6mol的硝酸氮,并产生0.8mol的氮气。荷兰Delft技术大学研究人员在反硝化流化床中的研究中发现[3]:厌氧反应器中同时出现了氨和硝酸盐的消失,并且还成一定的比例关系,这是无法用传统异养反硝化来解释的。他们认为反应器中发生了如式(1)和式(2)的反应[3],并将其命名为厌氧氨氧化(AnaerobicAmmoniumOxidation,简称ANAM-MOX)。5NH+4+3NO-3※4N2+9H2O+2H+(1)NH+4+NO-2※N2+H2O(2)进一步的研究表明,亚硝酸才是厌氧氨氧化代谢的电子受体,N2O也可作为厌氧氨氧化代谢的电子受体[4]。在厌氧氨氧化代谢过程中还会产生硝酸盐,检测不到其他中间产物,CO2是厌氧氨氧化菌生长的唯393DOI:10.13205/j.hjgc.2011.s1.109环境工程2011年第29卷增刊一碳源,无有机物且存在亚硝酸盐是存在厌氧氨氧化活性所必须的条件[5]。VandeGraaf等人[6]采用15N标记试验对厌氧氨氧化的代谢途径