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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
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摘要:叙述了厌氧氨氧化的工艺原理、工艺形式和主要功能微生物的特征等研究进展,总结了温度、基质浓度和pH、DO含量、有机物、金属离子等对厌氧氨氧化过程的影响,介绍了厌氧氨氧化工艺在污水处理测流和主流实际工程中的应用实例,阐明了工艺的处理效能和运行参数等,分析了在实际应用中存在的问题。认
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