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Anammox厌氧氨氧化工艺简介

文章出处:绿创环境 人气: 发表时间:2019-10-29 16:51

  厌氧氨氧化工艺是 1990 年荷兰 Delft 技术大学 Kluyver 生物技术实验室开发的。该工艺突破了传统生物脱氮工艺中的基本理论概念。在厌氧条件下,以氨为电子供体,以硝酸盐或亚硝酸盐为电子受体,将氨氧化成氮气,这比全程硝化(氨氧化为硝酸盐)节省 60% 以上的供氧量。以氨为电子供体还可节省传统生物脱氮工艺中所需的碳源。

  在传统的生物脱氮工艺中,氮的去除是通过硝化与反硝化两个独立的过程实现的。传统理论认为,进行硝化与反硝化的细菌种类和所需环境条件都不同,硝化细菌主要以自养菌为主,需要环境中有较高的溶解氧;而反硝化细菌与之相反,以异养菌为主,适宜生长于缺氧环境。所以很难设想能在同一反应器中同时实现硝化与反硝化两个过程。

  然而,有不少研究和实践证明,在各种不同的生物处理系统中存在有氧条件下的反硝化现象。研究还发现一些与传统脱氮理论有悖的现象,如硝化过程可以有异养菌参与、反硝化过程可在好氧条件下进行、NH4 可在厌氧条件下转变成 N2 等。这些研究的结果,导致了不少脱氮新工艺的诞生。厌氧氨氧化工艺是 1990 年荷兰 Delft 技术大学 Kluyver 生物技术实验室开发的。该工艺突破了传统生物脱氮工艺中的基本理论概念。在厌氧条件下,以氨为电子供体,以硝酸盐或亚硝酸盐为电子受体,将氨氧化成氮气,这比全程硝化(氨氧化为硝酸盐)节省 60% 以上的供氧量。以氨为电子供体还可节省传统生物脱氮工艺中所需的碳源。同时由于厌氧氨氧化菌细胞产率远低于反硝化菌,所以,厌氧氨氧化过程的污泥产量只有传统生物脱氮工艺中污泥产量的 15% 左右。

  厌氧氨氧化涉及的是自氧菌,反应过程无需添加有机物。Jetten 等人从 ANAMMOX 工艺的反硝化流化床反应器中分离并取得了 ANAMMOX 菌,经富集培养后获得了一种优势自氧菌,该优势菌种为一种具有不规则球状的革兰氏阴性菌,颜色呈红色。Jetten 等人和 Van de Graaf 等人认为,好氧氨氧化菌在厌氧氨氧化过程中所起的作用不大,在厌氧条件下它们最大的氨氧化速率仅为 2mol/(min・mg 蛋白质);而厌氧氨氧化菌的最大氨氧化速率可达 55nmol/(min・mg 蛋白质),但是这种厌氧氨氧化细菌的比生长速率非常低,仅为 0.003h -1,即其倍增时间为 11d。厌氧氨氧化细菌的产率也很低,为 11gVSS/gNH4+—N。因此,一般认为 ANAMMOX 工艺的污泥龄越长越好。

  Strous 等人研究了好氧和微氧条件下厌氧氨氧化污泥的性质,发现在好氧和微氧条件下均没有发生氨氧化反应,这说明即使是微量的氧对厌氧氨氧化细菌也有较强的抑制作用。但是,发现氧气对厌氧氨氧化的抑制是可逆的,即当氧氨氧化细菌从好氧或微氧条件下恢复到厌氧条件时,很快就能恢复活性。自厌氧氨氧化工艺提出以来,人们对这一全新的氨氧化过程进行了大量的研究。结果发现,在自然界的许多缺氧环境中(尤其是在缺氧 / 有氧界面上),如土壤、湖底沉积物等,均有厌氧氨氧化细菌存在。因此,厌氧氨氧化菌在自然界分布广泛。

  厌氧氨氧化的影响因素有哪些

  (1)底物浓度

  厌氧氨氧化过程的底物是氨和亚硝酸盐,但如果二者的浓度过高,也会对厌氧氨氧化过程产生抑制作用。有研究表明,氨的抑制浓度为 38.0~98.5nmol/L, 亚硝酸根的抑制浓度为 5.4~12.0nmol/L。Jetten 等人的研究认为,在 亚硝酸根浓度高于 20nmol/L 时,ANAMMOX 工艺受到 亚硝酸根的抑制,长期(2h)处于高 亚硝酸根浓度下,ANAMMOX 活性会完全消失,但在较低的 亚硝酸根浓度(10nmol/L 左右)下,其活性仍会较高。

  (2)pH 值

  由于氨和在水溶液中会发生离解,因此 pH 值对厌氧氨氧化有影响。研究表明,ANAMMOX 工艺在 pH 值为 6.7~8.3 范围内可以运行较好,最适 pH 值为 8 左右。

  (3)温度

  厌氧氨氧化的适宜温度为 30~40℃,有研究认为,最适温度在 30℃左右。


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