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循环可以将稳定的氮气转换成更加有用的形式,例如氨和硝酸盐离子,然后再返回成氮气,从而维持全球氮平衡(见背面图)。氮气通过固氮微生物直接转换成氨,例如土壤中与之相关的植物根系。植物和动物消耗氨,而当他们死亡并分解后又将其释放出来。下一步是硝化菌和古菌将氨转换成亚硝酸盐和硝酸盐,然后反硝化微生物再将硝酸盐转换成氮气补给到大气中,该循环结束。而厌氧氨氧化在整个循环过程中走了个捷径,创造了一个由氨和亚硝直接转换成氮气的途径。
实际上,这些细菌能拥有这么一种绝技已经是足够卓越了。但是当研究者研究它们是怎么做到时,又出现了更多的惊喜。研究结果显示,厌氧氨氧化反应发生在胞内膜或厌氧氨氧化体中,且产生联氨作为中间产物。为什么该菌会产生联氨(一种强效的火箭燃料)?并且这种爆炸分子在自然的任何地方都找不到。Jetten说“我们仍然困惑的是发生了什么”。
价值
或许该过程需要高能联氨来驱动厌氧氨氧化反应。但是并不知道这些细菌是怎样管理它们产生的有毒的联氨并且不杀死细菌本身。由于联氨能够在细胞膜间轻松的扩散,所以Jetten怀疑厌氧氨氧化体的生物膜绝对是不同寻常的,该生物膜能防止肼扩散,甚至有些情况下可以包含危险载体。
他联系了来自NetherlandsInstitute从事海洋研究的脂质专家Jaap Sinninghe Damsté,并一起分析了细胞器膜。其结果又是一项非凡的发现。“我们将结果其展示给阿姆斯特丹大学的有机化学家们,而他们说这些都是不可能的” Damsté说。
这些生物膜的脂质由五个碳环融合在一起形成一个密集的阶梯。这种“梯形烷”脂质是独特的,因为它需要大的能量建成,并且很不稳定。可以认为,这种结构使得该膜非常致密,所以能够阻止联氨泄漏到细胞其余地方。“这完全是一个谜,大自然怎会创造出这种脂质”来自哈佛大学的有机化学家兼诺贝尔奖获得者Elias Corey说道,目前Elias Corey已经在实验室构造出该脂质的结构。科学家们目前正在解析该菌的基因组,目的是想解释这种生物膜是怎么形成的。荷兰团队已经对生产这种脂质的工艺申请专利,希望微电子产业能够为这种坚不可摧的膜提供一个用武之地。
厌氧氨氧化菌最实际的应用在于污水的处理。污水厂和一些制造化肥或精炼石油的工厂会产生数百万升富含氨的废水,所有的这些含氮废水都需要降解掉。传统方法是使用硝化菌将氨转换成亚硝酸盐或硝酸盐,然后反硝化菌再将其还原成氮气。硝化过程的微生物需要氧气,并且需要巨量的氧气,因此一些机器就要耗费大量的电来为这些污泥进行曝气。不但如此,反硝化过程还需要外碳源,例如甲醇,甲醇燃烧又会产生二氧化碳。所以,这种工艺是代价高昂的,不仅占用大量空间还对环境不好。
而厌氧氨氧化污水处理工艺的形成,提供了重要的优势。厌氧氨氧化菌能够利用氨作为他们的能源,这就不需要再用昂贵的甲醇。并且该反应不需要氧气,所以厌氧氨氧化工艺会消耗更少的电量。该工艺不仅不产生二氧化碳,反而还会消耗它,所以该工艺是非常环保的。总之,与传统的工艺相比,厌氧氨氧化工艺会减少90%的运行费并节省50%的空间面积。
荷兰Paques公司,总部位于Balk,该公司已经开发出第一个厌氧氨氧化反应器。原型已经建成,并且作为鹿特丹城市污水处理厂的一部分,现在运行良好。
虽然厌氧氨氧化很可能成为污水处理中重要的一部分,但是它在广阔的世界里中作的用可能是更深远的。海洋学家对厌氧氨氧化的研究推断,如果该反应能够在缺氧池中进行,那么也可能在海洋中的部分贫氧区发生,有助于海洋中氮循环。如果是这样的话,这将会解决一个40年之久的海洋之谜。
在60年代中期,来自西雅图华盛顿大学的Francis Rids注意到,在缺氧的海湾,氨总是莫名其妙的减少。他推测这些氨一定是在厌氧条件下被氧化成氮气,要么是无机的,要么是通过一些未知的微生物。当时,海洋学家觉得这个想法很荒谬。
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编者按:厌氧氨氧化(ANAMMOX)因无需氧气和有机物而被冠以可持续污水处理技术,以致学界对其研究趋之若鹜并愈演愈烈。然而,20多年过去了,过热的研究与少有的工程应用形成了巨大反差,这一现象耐人寻味。因此,有必要对产生这种反差现象的原因进行理性分析,以期获得对ANAMMOX技术工程应用场景以及运
文章导读厌氧氨氧化工艺因其高效、低耗的优势,在废水生物脱氮领域具有广阔的应用前景。该工艺在实际工程应用方面已取得突破性进展,在许多含氮废水领域已成功工程化应用。前期我们介绍了厌氧氨氧化技术的发现与发展应用。本文结合厌氧氨氧化工艺的原理,对该技术在不同废水领域的研究及工程化应用情况
摘要:短程反硝化是非常有前景的硝酸盐废水前处理方法,可为厌氧氨氧化提供必需的底物(NO2--N),而不同碳源投加方式会影响短程反硝化的性能。在进水NO3--N为100mg/L、乙酸钠为碳源、碳氮比为2的条件下,探究了不同碳源投加方式(1次投加、3次投加、6次投加)对短程反硝化氮素转化特性及反应速率的影
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。
5月15日,辽宁沟帮子经济开发区工业污水处理厂建设项目(一期)总承包EPC公开招标,工程规模:设计规模:10000m3/d布局厂区用地南侧,占地21899.26m2。招标人锦州兴帮建设有限责任公司。建设内容:工程建设粗格栅及提升泵房、隔油调节池及事故池、预处理间、组合生化池、高密度沉淀池、过滤间、臭氧催
5月15日,四川嘉陵区城乡污水处理一体化建设项目(二期)设计施工总承包中标结果公布,中标人南充市嘉陵农投建设工程有限公司,中标金额197017803.00元,招标人南充市嘉陵区城乡建设局。建设内容及规模该项目涉及改造提升三会镇、七宝寺镇、安福镇、金凤镇、一立镇、大通镇、龙蟠镇、吉安镇污水处理厂1
2024年5月14日,内蒙古锡林浩特市新区污水处理工程顺利通过竣工验收。锡林浩特市新区污水处理工程项目总投资28394万元,设计规模为2万m/d,采用以“水解酸化+生物池+混凝沉淀+反硝化深床滤池+超滤膜”为核心工艺的工艺流程,处理后的污水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级A标准。
5月15日,贵州省镇远县水务一体化项目(二标段)西峡污水处理工程中标结果公布,中标人贵州水务建设工程有限公司,中标价46056257.58元,招标人镇远县舞源水务开发有限责任公司。据了解,贵州水务建设工程有限公司为贵州水务股份有限公司子公司。建设规模新建西峡污水处理厂及附属构筑物,规模4000m/d
近日,安徽省生态环境厅发布了关于公开征集农村生活污水处理设施突出问题的公告,征集范围为省乡镇政府驻地及农村地区已建成的生活污水处理设施,问题包含设施损坏、空转、闲置或出水水质不达标(有异味),主支管网不配套(含入户管网)等突出问题。征集时间即日起至2024年8月31日。详情如下:关于公
近日,山西新绛县城东、城区污水处理厂尾水水质提升工程招标公告发布,投标限价4441.56万元,招标人新绛县住房和城乡建设管理局。项目规模:城东污水处理厂改造规模6000m3/d;城区污水处理厂改造规13500m3/d;改造两座污水处理厂旋流沉砂池和生物池,新建深度处理设施,新建设施包括提升泵池、高效气浮
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近日,创业环保集团津沽污水处理厂成功中标东丽湖温泉度假旅游区污水处理厂2024-2026年度服务外包运营项目,该项目预计总收入476万元。天津东丽湖温泉度假旅游区污水处理厂于2020年建设,地处天津市东丽区东丽湖,设计规模为4000吨/日,出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(DB12/599-2015)
5月13日,中广核环保全资子公司菏泽蓝清环境科技有限公司(以下简称“菏泽蓝清项目”)顺利完成工商变更登记手续,标志着中广核环保在山东省首个污水处理项目成功落地。菏泽蓝清项目位于山东省菏泽市东明县,主要负责运营管理东明县第四污水处理厂,为市政污水处理项目,设计规模4万吨/日,运行规模4万
5月13日,河北冀州区碧园污水处理项目(准四类)提标改造工程EPC总承包项目中标候选人公示,第一中标候选人北京市市政工程设计研究总院有限公司和北京城建集团有限责任公司组成的联合体,招标人衡水市冀州区住房和城乡建设局。冀州区碧园污水处理项目(准四类)提标改造工程EPC总承包招标中标候选人公示建
5月13日,四川隆昌市场镇污水处理及配套设施提标升级建设项目设计施工总承包(二标段)流标,流标原因:响应性评审后合格的投标人不足三家(只有一家)。项目概算总投资12560万元,其中建安费9515万元。招标人隆昌市住房和城乡建设局。项目规模对8个场镇污水处理厂进行提标升级,新建场镇支管网约152公
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