厭氧氨氧化與反硝化耦合反應(yīng)的研究

1、    厭氧氨氧化與反硝化耦合反應(yīng)的研究    魏思佳【摘 要】厭氧氨氧化的發(fā)現(xiàn)很大程度上提高了人們對氮循環(huán)的理解，厭氧氨氧化為高氨氮廢水的去除帶來很大希望。然而，有機(jī)碳源的存在會(huì)對該過程產(chǎn)生不利影響。在實(shí)際廢水中，會(huì)不可避免地存在有機(jī)碳及氮。厭氧氨氧化與反硝化耦合反應(yīng)可實(shí)現(xiàn)在單一系統(tǒng)中同時(shí)脫氮除碳。由于該工藝為生物脫氮過程，溫度是影響微生物的主要因素，所以溫度及有機(jī)物都會(huì)對厭氧氨氧化與反硝化耦合反應(yīng)產(chǎn)生重要影響。本文綜述了有機(jī)物及溫度對厭氧氨氧化與反硝化耦合反應(yīng)的影響，提出了當(dāng)前研究存在的問題，展望了未來研究的重點(diǎn)?！娟P(guān)鍵詞】厭氧氨氧化；反硝化；有機(jī)物

2、；溫度0 引言全球氮循環(huán)的研究引發(fā)人們極大興趣，因?yàn)榈厥俏⑸锛爸参锼匦璧臒o機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)。氮素是細(xì)胞體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的第四大常見元素。人類活動(dòng)排放的廢水包含大量含氮化合物，它們以nh4+-n、有機(jī)氮、no2-及no3-的形式存在，會(huì)對水生生物產(chǎn)生毒害作用，消耗溶解氧，引起水體富營養(yǎng)化，影響廢水再利用。廢水中存在的氮化合物可通過一系列方法去除，其中生物脫氮技術(shù)被廣泛應(yīng)用。厭氧氨氧化可去除進(jìn)水中的氨氮及亞硝態(tài)氮，并產(chǎn)生硝態(tài)氮。低溫及有機(jī)物會(huì)抑制厭氧氨氧化菌的活性1。直接應(yīng)用厭氧氨氧化技術(shù)處理含氮含碳廢水存在問題，它需要預(yù)先處理有機(jī)碳源。在實(shí)際生產(chǎn)中，工業(yè)廢水水溫通常在5-20，因此，探究低溫及有機(jī)物對厭

3、氧氨氧化菌及反硝化菌的影響，可為厭氧氨氧化與反硝化耦合反應(yīng)同時(shí)脫氮除碳的發(fā)展為提供理論依據(jù)。1 研究進(jìn)展厭氧氨氧化是指在厭氧條件下，微生物以nh4+為電子供體，no2-為電子受體，將nh4+、no2-轉(zhuǎn)化為n2的生物氧化過程。與傳統(tǒng)生物脫氮工藝相比，厭氧氨氧化技術(shù)具有能耗低、無需外加碳源、產(chǎn)泥量少等優(yōu)點(diǎn)。然而，由于no3-的產(chǎn)生，使出水總氮濃度不達(dá)標(biāo)。在實(shí)際廢水處理中，常常含有有機(jī)污染物，而其可成為反硝化反應(yīng)的電子供體，厭氧氨氧化反應(yīng)產(chǎn)生的no3-為電子受體，進(jìn)行反硝化反應(yīng)。因此，厭氧氨氧化與反硝化反應(yīng)的耦合既可為前者消除有機(jī)物的影響，又可為后者的進(jìn)行提供反應(yīng)基質(zhì)，不僅可以去除有機(jī)物，還提高了

4、總氮去除率。1.1 有機(jī)物目前，學(xué)者對厭氧氨氧化與反硝化耦合反應(yīng)的研究認(rèn)為，有機(jī)物濃度會(huì)影響厭氧氨氧化菌脫氮2。dapena-mora3等研究認(rèn)為50mm的乙酸鹽會(huì)抑制70%的厭氧氨氧化菌的活性；you1等研究發(fā)現(xiàn)0.5mm的甲醇會(huì)導(dǎo)致厭氧氨氧化菌立即完全失活；當(dāng)cod負(fù)荷增加時(shí)，雖然厭氧氨氧化菌的活性降低，但反硝化菌的活性增強(qiáng)4，這是因?yàn)楫?dāng)存在足夠的有機(jī)物時(shí)，由于厭氧氨氧化菌與反硝化菌的生長比率不同，反硝化菌會(huì)在競爭中占據(jù)優(yōu)勢5。chen等6通過pcr技術(shù)也驗(yàn)證了當(dāng)cod濃度為400mg/l時(shí)，厭氧氨氧化菌的數(shù)量會(huì)減少而反硝化菌的數(shù)量會(huì)增多。1.2 溫度厭氧氨氧化與反硝化反應(yīng)對溫度變化的反應(yīng)

5、不同。厭氧氨氧化菌的最適生長溫度為30-407，其對溫度變化比較敏感，溫度從32下降到17后，反應(yīng)器內(nèi)的厭氧氨氧化活性受到顯著抑制8。溫度對反硝化作用的影響比其它廢水生物處理過程的影響要大，其適宜的溫度范圍為15-35，低于10時(shí)反硝化速率明顯下降9。因此，厭氧氨氧化菌與反硝化菌的活性都會(huì)受低溫抑制，但隨溫度升高而增加。2 結(jié)語及展望在處理含氮含碳廢水時(shí)，應(yīng)用厭氧氨氧化與反硝化耦合反應(yīng)不僅在技術(shù)上是可行的，在經(jīng)濟(jì)成本上也是合理的。厭氧氨氧化與反硝化耦合脫氮除碳的發(fā)展對垃圾滲濾液、制藥廢水等的處理用處很大，其耗能小、經(jīng)濟(jì)成本低。然而，有機(jī)物的種類不同對耦合反應(yīng)的影響存在差異，今后需對具體有機(jī)物做

6、具體分析，會(huì)使生物脫氮工藝在實(shí)際應(yīng)用中前景更廣闊?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1you j， das a， dolan e m， et al. ammonia-oxidizing archaea involved in nitrogen removalj. water research， 2009，43（7）：1801-1809.2güven d， dapena a， kartal b， et al. propionate oxidation by and methanol inhibition of anaerobic ammonium-oxidizing bacteriaj. applied a

7、nd environmental microbiology， 2005，71（2）：1066-1071.3dapena-mora a， fernandez i， campos j， et al. evaluation of activity and inhibition effects on anammox process by batch tests based on the nitrogen gas productionj. enzyme and microbial technology， 2007，40（4）：859-865.4kang j， wang j-l. influence of

8、 chemical oxygen demand concentrations on anaerobic ammonium oxidation by granular sludge from egsb reactorj. biomedical and environmental sciences： bes， 2006，19（3）：192-196.5molinuevo b， garcía m c， karakashev d， et al. anammox for ammonia removal from pig manure effluents： effect of organic ma

9、tter content on process performancej. bioresource technology， 2009，100（7）：2171-2175.6chen c， huang x， lei c， et al. effect of organic matter strength on anammox for modified greenhouse turtle breeding wastewater treatmentj. bioresource technology， 2013，148：172-179.7strous m， kuenen j g， jetten m s. key physiology of anaerobic ammonium oxidationj. applied and environmental microbiology，