環(huán)境生物技術(shù)

污水生物脫氮----高鹽廢水的厭氧氨氧化

姓名：白麗靜目錄1厭氧氨氧化定義和影響因素2Anammox研究進(jìn)展1污水生物脫氮原理高鹽廢水的厭氧氨氧化處理3污水生物脫氮廢水生化處理脫氮工藝效果好，能徹底地脫除廢水中的氨，并且不會(huì)造成二次污染，能耗較物理化學(xué)法低。但由于生物所能承受氨氮的濃度較低，一般生物處理氨氮濃度不能超過(guò)200mg/L。污水生物脫氮原理氨化反應(yīng)硝化反應(yīng)反硝化反應(yīng)同化作用氨化反應(yīng)（好氧或厭氧）微生物分解有機(jī)氮化合物產(chǎn)生氨的過(guò)程稱為氨化作用。在氨化微生物的作用下，有機(jī)氮化合物可以在好氧或厭氧條件下分解、轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮。但好氧和厭氧條件下反應(yīng)過(guò)程不同。以氨基酸為例加氧脫氨基反應(yīng)式為：RCHNH2COOH+O2

RCOOH+CO2+NH3水解脫氨基反應(yīng)式為：RCHNH2COOH+H2O

RCHOHCOOH+NH3硝化反應(yīng)（好氧）在亞硝化菌和硝化菌的作用下，將氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽的過(guò)程稱為硝化反應(yīng)。硝化反應(yīng)的總反應(yīng)式為：NH4++2O2→NO3-+2H++H2O+ΔEPH的變化情況？反硝化反應(yīng)（缺氧）

在缺氧條件下，NO2-和NO3-在反硝化菌的作用下被還原為氮?dú)獾倪^(guò)程稱為反硝化反應(yīng)。目前公認(rèn)的從硝酸鹽還原為氮?dú)獾倪^(guò)程見下圖：反硝化反應(yīng)反應(yīng)式為：PH的變化情況？反硝化反應(yīng)（缺氧）同化作用

生物處理過(guò)程中，污水中的一部分氮（氨氮或有機(jī)氮）被同化成微生物細(xì)胞的組成成分，并以剩余活性污泥的形式得以從污水中去除的過(guò)程，稱為同化作用。當(dāng)進(jìn)水氨氮濃度較低時(shí)，同化作用可能成為脫氮的主要途徑。厭氧氨氧化厭氧氨氧化是20世紀(jì)90年代中期由荷蘭Delft技術(shù)大學(xué)Kluyver生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的一種新型生物脫氮技術(shù)，是指在厭氧或缺氧條件下，微生物直接以NO3-或NO2-為電子受體，以NH4+為電子供體，將兩種氮素同時(shí)轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾倪^(guò)程，這個(gè)過(guò)程產(chǎn)生的能量可使厭氧氨氧化菌在厭氧條件下生存。厭氧氨氧化反應(yīng)方程式：厭氧氨氧化影響因素影響因素pHHRTDO基質(zhì)濃度其他影響有機(jī)質(zhì)

溫度1.氨氮、亞硝氮基質(zhì)的影響在厭氧氨氧化反應(yīng)過(guò)程中，氨氮和亞硝氮作為反應(yīng)的底物與能源的主要來(lái)源，厭氧氨氧化速率與其濃度密切相關(guān)。氨氮和亞硝氮在低濃度時(shí)為反應(yīng)基質(zhì)，但隨著濃度的提高則會(huì)成為潛在抑制劑，抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)并干擾細(xì)菌的代謝。鄭平,胡寶蘭.厭氧氨氧化菌混培物生長(zhǎng)及代謝動(dòng)力學(xué)研究[J].生物工程學(xué)報(bào),2001,17(2):193-198.StrousM,KuenenJG,JettenMSM.Keyphysiologyofanaerobicammoniumoxidation[J].Appl.Environ.Microbiol.,1999,65(7):3248-32502.溶解氧的影響Strous等采用序批式反應(yīng)器考察了氧對(duì)厭氧氨氧化的影響。該序批式反應(yīng)器以厭氧和好氧交替運(yùn)行，在充氧期間，未發(fā)生厭氧氨氧化反應(yīng)。只用在停止供氧后，才會(huì)發(fā)生厭氧氨氧化反應(yīng)。

Strous等認(rèn)為溶解氧對(duì)Anammox菌的抑制作用是可恢復(fù)的。一系列的實(shí)驗(yàn)表明，0.5%-2.0%的大氣飽和條件下，Anammox菌的活性將被完全抑制。但當(dāng)利用氬氣將DO驅(qū)逐走后，Anammox菌的活性將會(huì)完全恢復(fù)。3.PH的影響對(duì)于生化反應(yīng)過(guò)程，PH是關(guān)鍵因素，厭氧氨氧化菌對(duì)PH的改變特別敏感。當(dāng)PH低于6.4時(shí)，厭氧氨氧化作用將不會(huì)發(fā)生。因?yàn)镻H決定著NH3和NH4+的平衡。當(dāng)PH太低，游離氨（FA）濃度會(huì)變得很低，從而影響Anammox菌的生長(zhǎng)，當(dāng)PH過(guò)高時(shí)，游離亞硝酸（FNA）就會(huì)很高，也不利于Anammox菌的生長(zhǎng)。另一方面PH過(guò)高，Anammox菌的活性就會(huì)下降。4.溫度的影響溫度對(duì)生化反應(yīng)也有很大的影響，溫度升高時(shí)，一方面酶促反應(yīng)加快，另一方面酶活性的喪失也加速。如果條件保持不變，生物反應(yīng)有一個(gè)最適溫度，在這個(gè)溫度下，兩種趨向趨于平衡，它的活性最大。一般認(rèn)為最適溫度在30-40℃。5.有機(jī)質(zhì)濃度的影響Anammox菌屬于化能自養(yǎng)的專性厭氧菌，生長(zhǎng)速度緩慢。當(dāng)存在有機(jī)物時(shí)，異養(yǎng)菌增值較快，從而抑制厭氧氨氧化活性。國(guó)內(nèi)外研究表明，對(duì)于有機(jī)物含量較低而含氮較高的污水，采用Anammox工藝具有較好的處理效果，在含苯酚330mg/L的條件下Anammox菌仍具有較高的活性。6.水力停留時(shí)間的影響在Anammox過(guò)程中，HRT過(guò)低（<0.4d），即反應(yīng)器容積負(fù)荷率過(guò)大時(shí)，厭氧氨氧化反應(yīng)器的去除能力（微生物的數(shù)量與活性）未能同步得到提高。以亞硝酸作為控制參數(shù)，氨去除率明顯受到影響，但在HRT較大的情況下，氨氮去除率并未有明顯提高，相反水力停留時(shí)間的延長(zhǎng)，會(huì)增大反應(yīng)器容積。7.其他影響除了亞硝酸鹽和銨鹽以外，磷酸鹽的濃度也會(huì)對(duì)厭氧氨氧化有影響作用。另外還有很多因素抑制Anammox反應(yīng)，如2,4-二硝基苯酚，氯化汞，乙炔氣體，光照等。優(yōu)點(diǎn)已知的最簡(jiǎn)捷、最經(jīng)濟(jì)的生物脫氮途徑與傳統(tǒng)硝化/反硝化相比無(wú)需外加碳源污泥產(chǎn)量少無(wú)需供氧無(wú)需外加堿度缺點(diǎn)

倍增時(shí)間長(zhǎng)，生長(zhǎng)緩慢抗沖擊負(fù)荷能力弱

對(duì)環(huán)境條件要求苛刻，DO、溫度、pH、有機(jī)物等會(huì)對(duì)Anammox過(guò)程產(chǎn)生影響高鹽廢水的厭氧氨氧化處理高鹽度有機(jī)廢水是指含有機(jī)物和至少3.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的總?cè)芙庑怨腆w物的廢水。這些廢水中除了含有高濃度的有機(jī)物外，還含有大量的無(wú)機(jī)鹽。高鹽廢水高鹽度有機(jī)廢水是指含有機(jī)物和至少3.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的總?cè)芙庑怨腆w物的廢水。這些廢水中除了含有高濃度的有機(jī)物外，還含有大量的無(wú)機(jī)鹽。高鹽廢水的來(lái)源海水直接利用過(guò)程中排出的高鹽度廢水工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的高鹽度廢水其他高鹽度廢水高鹽度廢水的危害直接排入土地會(huì)造成鹽堿地，不適宜植物生長(zhǎng)，造成土地污染。排入水體中使水體中的含鹽量增加，對(duì)淡水中的生物生長(zhǎng)造成破壞，導(dǎo)致水生生物的死亡。鹽度會(huì)對(duì)細(xì)胞的