污水处理技术之厌氧氨氧化生物脱氮技术

有机物的影响

我国学者在这方面进行了一些研究，例如，胡勇有等发现在有机碳源(葡萄糖)存在的ANAMMOX反应器中，厌氧氨氧化作用和反硝化作用可以同时存在，且适宜的COD/NH4+-N比值范围为0-1.57;胡勇有等,华南理工大学学报,2007

郑平等以酵母膏为有机碳源发现，容积总氮负荷低于0.43kg˙m-3˙d-1时，有机物对ANAMMOX反应器运行性能的影响较小;郑平,环境科学学报,2006

李捷等以实际生活污水作有机碳和无机碳源，认为有机碳的存在将会降低ANAMMOX菌的活性，浓度越高其抑制作用越强，但短时间内该抑制作用是可逆的;李捷,给水排水,2008

随着对ANAMMOX菌研究的不断深入，人们发现ANAMMOX菌除了能够以铵盐和亚硝酸盐为电子供体和电子受体外，还能以有机物(如乙酸、丙酸)为电子供体，以硫酸盐为电子受体，并且能够参与完全不同的反应途径，例如异化硝酸盐还原为铵盐(DNRA)和将羟胺歧化为氮气和铵盐。

研究表明，ANAMMOX菌代谢有机物的过程实际上是一种新的代谢途径：ANAMMOX菌Kueneniastuttgartiensis具有异化硝酸盐/亚硝酸盐还原为铵盐(DNRA)的能力，进而将铵盐(产物)和亚硝酸盐(原料/中间体)通过传统厌氧氨氧化途径转化为氮气。在DNRA过程中，ANAMMOX菌以硝酸盐/亚硝酸盐为电子受体，以有机物(甲酸盐)为电子供体，产物为铵盐和CO2。

厌氧氨氧化新途径(DNRA)示意图

Kartal, et al. Environ Microbiol, 2007

Guven, et al. AEM, 2005

Guven 等人发现某些有机物的确可以被 ANAMMOX 菌所利用，并被氧化为 CO2。他们发现醇类物质(甲醇、乙醇)抑制厌氧氨氧化过程，葡萄糖、甲酸盐和丙胺酸对其没有影响，而乙酸盐和丙酸盐能够被其利用，特别是丙酸盐利用效率更高。研究还发现，ANAMMOX 菌利用丙酸盐时，必须以亚硝酸盐或硝酸盐为电子受体，铵盐和丙酸盐之间存在竞争。

亚硝酸盐和磷酸盐的影响

不同的菌种对亚硝酸盐的耐受力不同，当NO2-浓度高于 10 mmol/L 时即对“Candidantus Brocadia anammoxidans”产生抑制作用; Jetten, et al. FEMS Microbiol Rev, 1998

加入 5 mmol/L 以上的PO43-会完全抑制“Candidantus Brocadia anammoxidans”的活性，但 1 mmol/L 的 PO43-对其活性无影响;Degraaf, et al. Microbiol-UK,1996

“Candidantus Kuenenia stuttgartiensis”对 PO43-和 NO2-的耐受力则较高，分别达 20 mmol/L 和 13mmol/L; Egli, et al. Arch Microbiol, 2001

Kimura, et al. Appl Microbiol Biotechnol, 2010

Kimura 等人研究发现对于生物膜 ANAMMOX 反应器而言，亚硝酸盐浓度274mg-N/L 是抑制 ANAMMOX 菌活性的分水岭：即亚硝酸盐浓度超过该浓度时ANAMMOX 活性逐渐降低，当浓度达到 750 mg-N/L 时 ANAMMOX 活性只有未受影响时的 10%;而当亚硝酸盐浓度降至 274 mg-N/L 以下时，ANAMMOX 活性可以在 3 天内恢复到原有水平。

Cho 等人研究了高浓度亚硝酸盐对 ANAMMOX颗粒污泥的影响，研究发现 ANAMMOX 颗粒污泥对亚硝酸盐的耐受能力较高，临界抑制浓度为 400 mg-N/L，是悬浮污泥系统临界抑制浓度的 2 倍左右。Cho, et al. Chemosphere, 2010

抑制剂的影响

在已有报道中，一些抗生素和无机试剂也能对ANAMMOX菌有抑制作用。

早期试验曾证实抗生素(青霉素、氯霉素、氨苄青霉素)、氯化汞、2，4-二硝基酚等试剂对ANAMMOX菌的确存在抑制作用，从而确定了ANAMMOX过程是微生物作用的结果。

近几年，又有几种 ANAMMOX 菌的抑制剂及其抑制浓度被确

定，包括游离氨(IC50=55mM)、硝酸盐(IC50=45mM)、乙酸(IC50=39mM)、硫化物(IC50=0.3mM)、盐酸四环素(IC50=55mM)。(IC50:半抑制浓度，用来衡量抑制剂的抑制能力，能力越强，数值越低) Dapena-Mora, et al. Enzyme Microb Tech, 2007

Fernandez 等人研究发现若将浓度为 20 mg/L 的氯霉素连续加入一个 ANAMMOX-SBR 反应器中，该反应器的 ANAMMOX 活性降低 25%，而 50 mg/L 的盐酸四环素同样使反应器活性降低25%。Fernandez, et al. Process Biochem, 2009

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