厭氧氨氧化反應(yīng)原理及工藝影響因素與應(yīng)用

1、PAGE PAGE 3厭氧氨氧化反應(yīng)原理及工藝影響因素與應(yīng)用厭氧氨氧化指的是在缺氧條件下以亞硝酸鹽為電子受體將氨氧化為氮?dú)獾倪^程，該過程由一類獨(dú)特的、被稱為“厭氧氨氧化菌”的專性厭氧微生物催化完成；更重要的是，厭氧氨氧化在污水處理領(lǐng)域顯示出良好的應(yīng)用潛力，目前厭氧氨氧化工藝及其應(yīng)用成為了研究的熱點(diǎn)，本文重點(diǎn)介紹厭氧氨氧化菌的生物學(xué)特性，厭氧氨氧化反應(yīng)原理，厭氧氨氧化工藝的影響因素及實(shí)際工程應(yīng)用。1引言隨著城市人口的增多和工業(yè)化水平的發(fā)展，我國水資源污染問題日漸突出，水體富營養(yǎng)化問題加劇，處理城市污水已成為當(dāng)下的熱點(diǎn)。相比于其他的脫氮工藝，厭氧氨氧化反應(yīng)不但展現(xiàn)出更好的脫氮性能，而且不需要外加有

2、機(jī)碳源作為電子供體，在節(jié)約成本的同時(shí)，防止了投加碳源所產(chǎn)生的二次污染；避免了溫室氣體的排放，同時(shí)也減少了實(shí)驗(yàn)所需的占地空間1。2厭氧氨氧化菌的生物學(xué)特性厭氧氨氧化菌作為浮霉菌的一類，必然具有浮霉菌細(xì)胞所具有的一切特性。浮霉菌具有十分獨(dú)特而典型的細(xì)胞結(jié)構(gòu)：由膜包裹形成的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)。這種浮霉菌的特征結(jié)構(gòu)在厭氧氨氧化菌中也得到體現(xiàn)，如圖1所示。透射電鏡分析表明厭氧氨氧化菌有自己獨(dú)特的一類由膜包裹形成的細(xì)胞器，被命名為厭氧氨氧化體）。由圖1，可以看出，厭氧氨氧化菌從外到內(nèi)由八部分構(gòu)成：（1）細(xì)胞壁；（2）細(xì)胞質(zhì)膜；（3）PP質(zhì)；（4）細(xì)胞內(nèi)質(zhì)膜；（5）核糖質(zhì)；（6）細(xì)胞類核；（7）厭氧氨氧化體膜；（8

3、）厭氧氨氧化體。3厭氧氨氧化工藝的影響因素(1)溫度，溫度主要是通過影響酶的活性進(jìn)而影響厭氧氨氧化反應(yīng)。鄭平等2研究表明，當(dāng)溫度從15提升到35時(shí)，反應(yīng)的速率加快；隨著溫度升高到35時(shí)，反應(yīng)速率隨之下降，所以最適的溫度在30左右。3035是厭氧氨氧化菌的最佳生存的溫度。（2）pH，pH通過兩個(gè)方面對(duì)厭氧氨氧化菌產(chǎn)生影響。一方面是厭氧氨氧化菌的耐受程度，另一方面也影響基質(zhì)的平衡。Strous等3研究厭氧氨氧化菌最適宜的pH在6.78.3之間，而在8.0左右是其最大的反應(yīng)速率。（3）溶解氧，厭氧氨氧化菌是一種厭氧菌，反應(yīng)器中有氧氣的存在對(duì)它產(chǎn)生明顯的抑制作用。所以，在厭氧氨氧化菌的富集培養(yǎng)和厭氧氨

4、氧化工藝啟動(dòng)中，為了實(shí)現(xiàn)厭氧，都對(duì)進(jìn)水箱或反應(yīng)器進(jìn)行系統(tǒng)的曝氣（氮?dú)饣蛘邭鍤猓＃?）有機(jī)物，在厭氧條件下，有機(jī)物會(huì)作為電子供體和亞硝酸鹽發(fā)生反硝化作用，導(dǎo)致異養(yǎng)的反硝化菌快速生長繁殖，反硝化菌與厭氧氨氧化菌競爭生存空間和底物，從而抑制厭氧氨氧化菌的活性。4厭氧氨氧化工藝應(yīng)用現(xiàn)狀在過去的10年里，ANAMMOX工程化應(yīng)用逐漸興起，ANAMMOX工程化裝置和研究文獻(xiàn)呈逐年增長趨勢。目前，工程化的裝置主要包括移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器4、顆粒污泥反應(yīng)器5和序批式反應(yīng)器6，還有少數(shù)生物轉(zhuǎn)盤和活性污泥系統(tǒng)。傳統(tǒng)的生物膜技術(shù)也成功用于PN-ANAMMOX工藝。RBC是最早發(fā)現(xiàn)存有ANAMMOX反應(yīng)的反應(yīng)器之一，隨后被Ghent大學(xué)成功應(yīng)用OLAND工藝中。RBC的運(yùn)營成本低，但工藝缺乏靈活性。如圖是世界上厭氧氨氧化技術(shù)的實(shí)際工程應(yīng)用。5總結(jié)與展望厭氧氨氧化菌的發(fā)現(xiàn)將污水脫氮領(lǐng)域帶到了更高的層次，以厭氧氨氧化為代表的自養(yǎng)脫氮技術(shù)所呈現(xiàn)出的可持續(xù)性贏得了全世界的認(rèn)可和關(guān)注。本文分析了厭氧氨氧化菌的生物學(xué)特性，總結(jié)了厭氧氨氧化工藝