污水处理技术之厌氧氨氧化生物脱氮技术

厌氧氨氧化体是发生厌氧氨氧化过程的主要场所，为整个细胞提供能量。全球 2 项独立的研究表明厌氧氨氧化体内存在联氨/羟胺氧化还原酶(HAO)。

厌氧氨氧化体的相对体积很大，约占整个细胞的 30%—60%。厌氧氨氧化体被一种含有独特成分脂类的双层膜包裹，这种脂类被称为“厌氧氨氧化体脂”。

厌氧氨氧化体脂含有阶梯烷(Ladderane)，它由多个环丁烷环相互结合而成，形状类似阶梯。阶梯烷与甘油之间以醚键联结。组织致密的阶梯烷结构保证了厌氧氨氧化体内产生的联氨等有毒中间产物不会对 ANAMMOX 菌产生致命影响。

ANAMMOX菌的生理特征

ANAMMOX菌为化能自养型细菌，以二氧化碳作为碳源合成细胞物质。ANAMMOX菌的细胞分裂速度极慢。实验条件下得到的ANAMMOX菌的比生长速率为0.003h-1，即世代时间约为11d，而在生产性试验反应器35℃条件下，世代时间通常为9-12天，均比废水处理系统已知生长最缓慢的产甲烷菌的世代时间还长。厌氧氨氧化菌对氧敏感，只能在氧分压低于5%氧饱和(以空气中的氧浓度为100%)的条件下生存，一旦氧分压超过18%氧饱和，其活性即受抑制，但该抑制是可逆的。

实践应用(实验室阶段)

由于ANAMMOX菌生长极为缓慢，如何借助生物反应器进行ANAMMOX菌的高效富集培养一直以来是ANAMMOX研究领域的重要方向。

ANAMMOX现象最早在流化床反应器中被发现，随后人们逐渐尝试利用流化床富集培养ANAMMOX菌，从而研究其生理生化特性。

随着人们对其研究的逐渐深入发现ANAMMOX菌具有颗粒化的特性，于是SBR、UASB、EGSB等传统生物反应器逐渐应用到富集ANAMMOX菌的工作中，至今仍是使用最多的ANAMMOX菌富集培养反应器。

值得提出的是，一些研究人员利用这些反应器接种非ANAMMOX污泥(如硝化/反硝化污泥、好氧/厌氧颗粒污泥等)后同样成功启动了ANAMMOX反应器。

部分 ANAMMOX 菌富集培养反应器数据

(ANA 污泥：ANAMMOX 活性污泥;NA：数据未提供)

(a) Experimental set-up of the sequential batch reactor (SBR); (b) Rushton impeller.

Arrojo, et al. J BIOTECHNOL, 2006

Schematic diagram of lab-scale upflow anaerobic sludgeblanket (UASB) reactor for the start-up of ANAMMOX process.

Tranhung Thuan, et al. BIOTECHNOL BIOPROC E , 2004

Wang Jianlong, et al. PROCESS BIOCHEM, 2005

EGSB reactor configuration for anaerobic ammonium oxidation:

(1) influent tank;

(2) peristaltic pump;

(3) reaction zone;

(4) circulation peristaltic pump;

(5) settling zone;

(6) hot water circulating pump;

(7) three-phase separator;

(8) hot water jacket;

(9) waterbath;

(10) water seal

(11) gas flow-meter;

(12) sampling point.

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