厌氧氨氧化技术工程化的全球现状及展望_郝晓地

厌氧氨氧化技术工程化的全球现状及展望郝晓地1,仇付国1,W.R.L.vanderStar2,M.C.M.vanLoosdrecht2(1.北京建筑工程学院可持续环境生物技术研发中心,北京100044;2.荷兰代尔夫特理工大学生物技术系,荷兰)摘要:厌氧氨氧化(ANAMMOX)技术因其细菌增长速率缓慢而难以实现工程化。在总结荷兰ANAMMOX技术工程化经验的基础上,介绍了ANAMMOX工程化的进程及其主要障碍,综述了以荷兰为代表的欧洲等国家研发、工程应用ANAMMOX技术的现状。同时,对ANAMMOX技术工程化的应用前景进行了展望。关键词:厌氧氨氧化;“短程”脱氮;世代时间;颗粒污泥;亚硝化;一步ANAM-MOX(CANON);两步ANAMMOX中图分类号:X703.1文献标识码:B文章编号:1000-4602(2007)18-0015-05基金项目:北京市可持续水与废物循环利用技术“学术创新团队”资助项目(BJE10016200611)GlobalSituationofDevelopingANAMMOXTechnologytowardsEngineeringApplicationHAOXiao-di1,QIUFu-guo1,W.R.L.vanderStar2,M.C.M.vanLoosdrecht2(1.R＆DCentreforSustainableEnvironmentalBiotechnology,BeijingUniversityofCivilEngineeringandArchitecture,Beijing100044,China;2.DepartmentofBiotechnology,DelftUniversityofTechnology,theNetherlands)Abstract:Theengineeringapplicationofanaerobicammoniaoxidation(ANAMMOX)technologyisdifficultlyrealizedduetotheveryslowgrowthrateofANAMMOXbacteria.BasedontheDutchexperi-encesoffull-scaleengineeredANAMMOXreactors,theprogressandmajorobstaclesinANAMMOXengi-neeringapplicationwereintroduced,andthepresentstatusofresearch,developmentandengineeringap-plicationoftheANAMMOXtechnologyinsomeEuropeancountriestakingtheNetherlandsasrepresenta-tivewasoverviewed.Finally,anoutlookoftheANAMMOXtechnologyisaddressed.Keywords:ANAMMOX;short-cutnitrogenremoval;generationtime;granularsludge;nitrosation;one-stageANAMMOX(CANON);two-stageANAMMOX(nitrosation+ANAMMOX)厌氧氨氧化(ANAMMOX)细菌在自然界氮循环方面可以说是一个革命性的发现,ANAMMOX微生物在氮循环中可以产生“短程”现象,它们以亚硝酸盐氮(NO-2)为电子接受体直接将氨氮(NH+4)氧化为氮气(N2),从而彻底改变了传统氮循环中NH+4只有通过硝化—反硝化途径才能被转变为N2的认识。传统氮循环经ANAMMOX补充和完善后可以形成如图1所示的氮循环网络[1]。·15·第23卷第18期2007年9月中国给水排水CHINAWATER＆WASTEWATERVol.23No.18Sep.2007图1氮循环网络Fig.1NitrogencyclesystemANAMMOX反应过程见图2。图2ANAMMOX反应过程Fig.2ProcessofANAMMOX由图2可以看出,反应过程中无需有机碳源(COD)和氧(O2)的介入。因此,ANAMMOX技术如果能实现工程化,则意味着污水脱氮技术有可能朝着可持续的方向发展。正因如此,ANAMMOX现象于18年前在荷兰发现并于10年前被荷兰代尔夫特理工大学(TUDelft)通过微生物富集培养和微生物学证实后[2～4],很快在全球范围内引起ANAMMOX研发热潮。1从发现到应用1989年荷兰TNO研究人员Mulder在对位于代尔夫特(Delft)欧洲著名生物制药公司———GistBro-cades的厌氧流化床进行氮平衡计算时,发现其中存在大量的氮损失(最大可达