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长期以来,人们普遍认为反硝化是去除自然环境中无机氮的唯一生物途径,20世纪90年代发现的厌氧氨氧化反应打破了这一传统观念,为全球氮素循环增添了新的内容。
厌氧氨氧化过程在自然环境中是广泛存在的,自上世纪末荷兰学者首次发现了厌氧氨氧化过程,加拿大学者又证实了自然环境中厌氧氨氧化的存在,而后人类陆续的在海洋、湖泊、湿地等生态系统中发现了厌氧氨氧化过程。这对于氮的生物地球化学循环过程是一个极为重要的补充,也改变了人类以往对生物脱氮的认识。近十几年来,厌氧氨氧化过程也逐步成为研究的热点。
厌氧氨氧化是什么?
厌氧氨氧化(anaerobic ammonia oxidation)是指在厌氧条件下,厌氧氨氧化细菌以CO2为碳源以NO2-为电子受体,NH4+为电子供体,将NO2--N、NH4+-N转化为N2的过程。厌氧氨氧化也被认为是将NO2--N和NH4+-N永久性脱离生态系统的有效途径。Anammox 的反应式如下:
图1 厌氧氨氧化过程的预测模型及厌氧氨氧化菌形态
厌氧氨氧化影响因素
1. O2对厌氧氨氧化的影响
O2是影响厌氧氨氧化反应的一个重要因子。根据细菌与氧气的关系,可将其分为好氧细菌、厌氧细菌和兼性厌氧细菌;厌氧氨氧化菌属于典型的厌氧细菌。Jetten等在序批式反应器SBR中验证氧气对厌氧氨氧化的影响,反应器中厌氧与好氧交替运行,厌氧与好氧阶段分别持续2h,试验时间为20d。试验发现在2.1%、1.5%、1.0% 和0% 四种不同的空气饱和度下,只有当反应器中处于完全厌氧状态时(反应器中不停充人氢气以去除氧气),氨氮和亚硝酸氮才被去除。这证明厌氧氨氧化菌对O2非常敏感,反应只能在严格厌氧的条件下运行。如果O2的浓度超过2 μM,就会抑制厌氧氨氧化反应。
2. pH值对厌氧氨氧化的影响
pH值的控制对厌氧氨氧化反应的进行很重要,厌氧氨氧化菌对pH值的改变特别敏感。当pH值低于6.4时,厌氧氨氧化作用将不会发生,因为pH决定着NH3和NH4+的平衡。当pH值太低,自由氨浓度变得很低,而影响厌氧氨氧化菌的生长。当pH值过高时也不利于厌氧氨氧化菌生长,因为pH值过高,厌氧氨氧化菌的活性会下降,而太多的自由氨对厌氧氨氧化菌是有毒的。Jetten等研究表明,厌氧氨氧化菌适宜在pH值6.7~8.3之间生长。Strous在实验室试验发现当pH值在6~9之间时,特别是pH= 8.0左右时,NH4+、NO2-和NO3-都有最大转化率。
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厌氧氨氧化(Anammox)技术作为近年来新兴的自养脱氮工艺,具有无需外加碳源、低污泥产量、低能耗等优势。文中总结了厌氧氨氧化应用于主流污水处理工艺时面临的困难挑战,分析了厌氧氨氧化处理污水的最新研究进展,阐述了厌氧氨氧化菌(AnAOB)的截留、硝酸盐氧化菌(NOB)的抑制、有机物的不利影响等问题的具体
当下,我国城市污水处理厂的主要矛盾已由有机物的去除转向氮、磷等营养物的去除。而城市污水处理厂目前普遍采用的传统生物脱氮除磷工艺因其自身的特点及城市污水特征,导致氮、磷污染物去除效率无法满足愈发严格的国家标准。针对这种问题,通过对同步硝化反硝化、厌氧氨氧化、反硝化除磷、短程硝化反硝化
摘要:厌氧氨氧化(Anammox)作为一种新型的自养脱氮工艺,由于其不需要外加碳源、污泥产量少、运行费用低等一系列优势,被认为是一种高效、经济的污水生物脱氮工艺。而纳米材料(nanomaterials,NMs)作为21世纪最有前途的材料,其广泛应用不可避免地会使纳米颗粒释放到水体中,从而对厌氧氨氧化污水
过去十多年的研究,世界各地的科研团队都在研究主流短程脱氮工艺工程化的可能性。2020年9月1日,美国环保署EPA给美国水研究基金会(WRF)、哥伦比亚大学、华盛顿水司(DCWater)、弗吉尼亚州的HRSD卫生局(HamptonRoadsSanitationDepartment)、乔治华盛顿大学、西北大学的联合团队拨款999670美元,目标是在污水主流线中,为厌氧氨氧化菌提供更多的亚硝酸盐,为快速短程脱氮工艺的全面应用铺平道路。
厌氧氨氧化技术(anammox)是20世纪90年代由荷兰代尔夫特大学开发的一种新型自养生物脱氮工艺,与传统脱氮技术相比,自养型厌氧氨氧化工艺被认为是一种更高效、节能的废水处理方法,其在厌氧或缺氧条件下以NO2--N为电子受体,利用厌氧氨氧化细菌(anaerobicammoniaoxidationbacteria,AnAOB)将氨氮直接氧化为氮气。在节约了硝化反应曝气能源的基础上,还无需外加碳源,且由于AnAOB属自养型微生物,生长缓慢,因此,可大大减少工艺的污泥产量。
随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快,国家统计局在全国统计年鉴(2020)发布报道,2019年全国垃圾无害化处理量为869875吨/日,其中卫生填埋和焚烧各占比42.2%和52.5%。垃圾焚烧发电技术由于能够快速实现垃圾减量化、资源化和无害化,已超过填埋法成为我国主要的垃圾无害化处理方式。垃圾焚烧前需堆酵5~7天,以使垃圾熟化并沥出水分,从而提高垃圾的热值和燃烧稳定性,垃圾中原有的水分、垃圾发酵产生水分及外来水分(降雨)共同形成了垃圾焚烧厂渗沥液。这种垃圾焚烧厂渗沥液是一种高氨氮高有机物废水,其水质成分复杂,含有多种有毒有害有机物和金属离子;渗沥液中
厌氧氨氧化(Anammox)工艺因无需外加有机碳源,污泥产量低,运行成本低、脱氮效率高等优点,适用于处理低碳氮比的高氨氮废水。而实际废水中含有浓度和种类不同的有机物,通常认为有机物的存在会对厌氧氨氧化菌产生负面影响。此外,厌氧氨氧化污泥颗粒化可以最大程度持留微生物量,强化功能菌的增殖,并在一定程度上缓解环境变化导致的脱氮效率下降,是解决这一问题的有效途径。然而如何通过提高厌氧氨氧化颗粒污泥自身的性能,提高厌氧氨氧化系统的抗有机物干扰能力显得尤为必要。
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