厌氧氨氧化工艺的机理及研究进展

建筑与预算CONSTRUCTIONANDBUDGET2019年第5期DOI:10.13993/j.cnki.jzyys.2019.05.015收稿日期：2019-01-04作者简介：王闯（1994-），男，硕士研究生，主要从事污水处理方面研究。E-mail：512327695@qq.com中图分类号：X703.1文献标志码：B文章编号：1673-0402（2019）05-0056-051厌氧氨氧化技术原理1990年荷兰Delft技术大学Kluyver生物技术实验室提出了厌氧氨氧化工艺［1］。该工艺突破了传统生物脱氮工艺中的基本理论概念。该工艺利用AAOB（厌氧氨氧化菌）将废水中氨和亚硝酸转化为氮气，整个过程中无需外加碳源。工程中生化表达式如下：NO2-+NH4+→N2+H2O（1-1）厌氧氨氧化细胞内反应中氮元素计量比为NH4+∶NO2-∶NO3-=1∶1.32∶0.26主要化学反应式如下：NH4++1.32NO2-+0.66HCO3-+0.12H+→1.0N2+0.26NO3-+0.066CH2O0.5N0.15+2.03H2O（1-2）与传统的脱氮工艺相比，能耗低，反应效率高，无需外加碳源等特点，是厌氧氨氧化工艺作为污水脱氮工艺的优势。2厌氧氨氧化菌的分类AAOB（厌氧氨氧化菌）属于浮霉菌目，迄今为止，已发现的AnAOB有6属18种，构成了独立的厌氧氨氧化菌科（Anammoxaceae），并且AnAOB广泛存在于自然生态系统中，如海洋海底沉淀物［2］、淡水沉积物［3］、油田开采地［4］、海洋厌氧盆地［5］、氧极区［6］、红树林区［7］、海洋冰［8］、淡水湖泊［9］以及海底地下热泉［10］等。厌氧氨氧化的种类繁多，在常规或者极限环境中均存厌氧氨氧化工艺的机理及研究进展王闯，赵鑫宇，邓守鸿（沈阳建筑大学市政与环境工程学院，辽宁沈阳110168）摘要：近年来我国经济发展迅速，与此同时经济带来的弊端就是对环境的污染。氮素过高是水体富营养化的主要原因，虽然氮是生物的必须元素，但含量过高就会污染水体，使水体富营养化，对人们的生产生活造成不便。厌氧氨氧化工艺作为新型脱氮工艺近年来发展迅速，在现阶段属于新型污水处理技术的研究热点，其作用对污水脱氮技术的革新有着重大意义。厌氧氨氧化工艺具有传统脱氮工艺不具备的优势，节能、绿色、高效，目前在国内外应用广泛。但是厌氧氨氧化工艺存在着许多问题，世代周期长，反应速度慢，菌种较为敏感，反应条件较为苛刻。综述了厌氧氨氧化的机理，菌种的分类，以及厌氧氨氧化的基本生理参数和影响因素，最后总结了国内外厌氧氨氧化工程实例应用的现状。关键词：厌氧氨氧化；菌种分类；生理参数；工程应用2019年第5期总第277期在，可见厌氧氨氧化菌在自然界生物脱氮中起着至关重要的作用。3厌氧氨氧化菌的生理参数和影响因素表1AAOB的生理参数参数最大厌氧氨转化速率生物体产率活化能对氨的亲和力对亚硝酸盐的亲和力亚硝酸盐对氨转化的抑制亚硝酸盐对自身转化的抑制温度范围pH范围生物体蛋白含量蛋白密度单位g·g-1·d-1g·g-1/g蛋白·g氨氮-1KJ·mol-1g·L-1g·L-1g·L-1g·L-1℃g·g-1/g蛋白·g生物体干重-1g·L-1/g蛋白质·L生物体-1数值1.10.0770≤10-4≤10-4Ki=0.8；α=0.8Ki=1；α=0.720-436.7-8.30.650AAOB的生长很缓慢，培增时间长，其污泥生长产率约为0.13g/NH3-N［11］。由于其较难富集的特性及易于受到环境因素影响，厌氧氨氧化技术的进一步应用显得较为困难。影响其活性的主要因素为：（1）温度温度是影响微生物酶活性的重要因素，对于AAOB，温度的调整显得尤为重要。通过对反应系统中的菌群进行研究，得出厌氧氨氧化的最佳反应温度在35~38℃的中高温范围内，但同时随着温度的下降菌中的活性也不可避免的降低，有研究表明其在6℃时仍具有活性［12］。Dalsgaard等［13］在研究某低温海峡底泥沉积物时，发现其中的AAOB可耐受的最低温度能够达到-1.3℃；还有学者发现北极海底沉积物中的厌氧氨氧化菌最佳生长温度为12℃，且在-1.3℃时其活性能够达到最大活性的40%［14］。另外，在一些水温较高的温泉甚至火山口附近仍能发现AAOB的存在。再次说明了其生长代谢的多样性。从目前的研究情况来看，无论是高、常温还是低温环境，AAOB都可以生存。这就为低温厌氧氨氧化的进一步研究提供了参考。生物系统的效能主要与微生物本身活性及微生物菌群的数量有关。因此，要想在低温下实现厌氧氨氧化的高效脱氮，除了增强其生物活性，还要设法实现高效的生物量截留。（2）pH值pH是影响厌氧氨氧化菌的重要条件，一则因为pH与酸碱度直接相关；二则因为pH的大小影响了反应中各种形态氮素的含量。文