影响厌氧氨氧化反应的主要因素及其研究进展
[工艺]论厌氧氨氧化工艺的应用进展
![[工艺]论厌氧氨氧化工艺的应用进展](https://img.taocdn.com/s3/m/53e7581208a1284ac9504300.png)
论厌氧氨氧化工艺的应用进展厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation，Anammox)工艺因其无需外加有机碳源、脱氮负荷高、运行费用低、占地空间小等优点，已被公认为是目前最经济的生物脱氮工艺之一。
近年来，国内外对厌氧氨氧化工艺的研究取得了大量的实验室成果。
但是，一方面由于厌氧氨氧化菌(anaerobicammonium oxidizing bacteria，AnAOB)生长缓慢(倍增时间长达11 天)、细胞产率低[m(VSS)/m(NH4+-N)=0.11g/g)、对环境条件敏感，另一方面由于实际废水成分复杂，常含有AnAOB 的抑制物质，限制了厌氧氨氧化工艺在实际工程中的大规模应用。
因此，有必要对近年来国内外厌氧氨氧化工艺的应用实例和经验进行系统总结，推动该工艺的进一步工业化应用，使之在污水脱氮处理领域发挥更积极的作用。
本文介绍了AnAOB 的生物多样性和厌氧氨氧化工艺形式的多样性，重点综述了厌氧氨氧化技术在处理各类废水中的实验室研究和工程应用情况。
1 厌氧氨氧化菌生物多样性迄今为止，已发现的AnAOB 有 6 属18 种，构成了独立的厌氧氨氧化菌科(Anammoxaceae)，并且AnAOB 广泛存在于自然生态系统中，如海洋沉积物、淡水沉积物、油田、厌氧海洋盆地、氧极小区、红树林地区、海洋冰块、淡水湖以及海底热泉等。
AnAOB的生态分布多样性是由自身的代谢多样性决定的，也正因如此，厌氧氨氧化在全球氮素循环中扮演重要角色，将其应用于不同水质含氮废水的治理也具有与生俱来的优势和不可估量的潜力。
2 厌氧氨氧化工艺形式多样性基于厌氧氨氧化原理的工艺形式纷繁多样，包括分体式(两级系统)和一体式(单级系统)两种。
一体式有CANON(completely autotrophic nitrogenremoval over nitrite)、OLAND(oxygen limitedautotrophic nitrification and denitrification)、DEAMOX(denitrifying ammonium oxidation)、DEMON(aerobic deammonification)、SNAP(simultaneous partial nitrification，anammox anddenitrification)、SNAD(single-stage nitrogen removalusing anammox and partial nitritation)等工艺;分体式主要有SHARON(single reactor for high activityammonia removal over nitrite)-anammox 工艺。
厌氧氨氧化工艺的机理及研究进展
建筑与预算CONSTRUCTION AND BUDGET2019年第5期DOI:10.13993/ki.jzyys.2019.05.015收稿日期：2019-01-04作者简介：王闯（1994-），男，硕士研究生，主要从事污水处理方面研究。
E-mail：512327695@中图分类号：X703.1文献标志码：B文章编号：1673-0402（2019）05-0056-051厌氧氨氧化技术原理1990年荷兰Delft 技术大学Kluyver 生物技术实验室提出了厌氧氨氧化工艺［1］。
该工艺突破了传统生物脱氮工艺中的基本理论概念。
该工艺利用AAOB （厌氧氨氧化菌）将废水中氨和亚硝酸转化为氮气，整个过程中无需外加碳源。
工程中生化表达式如下：NO 2-+NH 4+→N 2+H 2O（1-1）厌氧氨氧化细胞内反应中氮元素计量比为NH 4+∶NO 2-∶NO 3-=1∶1.32∶0.26主要化学反应式如下：NH 4++1.32NO 2-+0.66HCO 3-+0.12H +→1.0N 2+0.26NO 3-+0.066CH 2O 0.5N 0.15+2.03H 2O（1-2）与传统的脱氮工艺相比，能耗低，反应效率高，无需外加碳源等特点，是厌氧氨氧化工艺作为污水脱氮工艺的优势。
2厌氧氨氧化菌的分类AAOB （厌氧氨氧化菌）属于浮霉菌目，迄今为止，已发现的AnAOB 有6属18种，构成了独立的厌氧氨氧化菌科（Anammoxaceae ），并且AnAOB 广泛存在于自然生态系统中，如海洋海底沉淀物［2］、淡水沉积物［3］、油田开采地［4］、海洋厌氧盆地［5］、氧极区［6］、红树林区［7］、海洋冰［8］、淡水湖泊［9］以及海底地下热泉［10］等。
厌氧氨氧化的种类繁多，在常规或者极限环境中均存厌氧氨氧化工艺的机理及研究进展王闯，赵鑫宇，邓守鸿（沈阳建筑大学市政与环境工程学院，辽宁沈阳110168）摘要：近年来我国经济发展迅速，与此同时经济带来的弊端就是对环境的污染。
厌氧氨氧化生物脱氮工艺研究进展
厌氧氨氧化生物脱氮工艺研究进展【摘要】厌氧氨氧化生物脱氮工艺是一种新兴的热点研究领域，具有重要的应用价值。
本文首先介绍了该工艺的背景和意义，然后详细探讨了其工艺原理和优势，分析了影响工艺效果的因素，并提出了工艺优化策略。
通过对厌氧氨氧化生物脱氮工艺的研究，可以有效降低废水处理成本，减少对环境的影响，具有广阔的应用前景。
未来的研究方向可以进一步深入厌氧氨氧化反应机制的探讨，优化工艺条件，提高脱氮效率。
厌氧氨氧化生物脱氮工艺在水处理行业有着巨大的发展潜力，值得进一步的深入研究和探讨。
【关键词】厌氧氨氧化生物脱氮工艺、研究进展、厌氧氨氧化反应、工艺优势、影响因素、优化策略、研究展望。
1. 引言1.1 研究背景厌氧氨氧化生物脱氮工艺是一种新兴的生物处理技术，可有效去除废水中的氨氮，具有较高的去除效率和较低的能耗。
目前，传统的硝化-反硝化工艺在处理高浓度氨氮废水时存在着比较明显的弊端，如需求较高的碳源、较长的处理时间等。
而厌氧氨氧化生物脱氮工艺正是针对这些问题而发展起来的。
研究背景部分需要重点关注目前废水处理领域存在的问题，即传统工艺在处理高浓度氨氮废水时的不足之处，以及对环境和资源造成的影响。
随着人们对环境保护和资源可持续利用的意识不断增强，开发出高效、低能耗的废水处理技术变得尤为迫切。
厌氧氨氧化生物脱氮工艺的提出，填补了传统工艺的空白，对于解决废水处理领域的难题具有重要意义。
通过对厌氧氨氧化生物脱氮工艺的研究探讨，可以为其在实际应用中的优化提供理论支撑，进一步推动其在废水处理领域的应用和推广。
深入研究厌氧氨氧化生物脱氮工艺的机理和影响因素，探讨其优势和存在的问题，对实现废水处理技术的创新和发展具有重要意义。
1.2 研究意义厌氧氨氧化生物脱氮工艺是一种新兴的生物技术，可以有效地将废水中的氨氮转化为无害的氮气，并减少对环境的污染。
这种工艺具有高效、节能、环保等优点，对于解决城市和农村污水处理中氨氮排放过高的问题具有重要的意义。
部分硝化-厌氧氨氧化工艺的影响因素及发展
第46卷第3期2018年2月广 州 化 工Guangzhou Chemical IndustryVol.46No.3Feb.2018(下转第38页)部分硝化-厌氧氨氧化工艺的影响因素及发展朱海晨1,2,张树德2,屈撑囤1(1西安石油大学陕西省油气田环境污染控制与储层保护重点实验室,陕西 西安 710065;2中国石油集团公司安全环保技术研究院,北京 102206)摘 要:部分硝化-厌氧氨氧化工艺(Partial Nitritation-Anammox Process)是以厌氧氨氧化反应为核心的废水脱氮新技术,也是最为经济的生物脱氮途径之一㊂分别叙述了影响部分硝化工艺和厌氧氨氧化工艺的因素,包括pH 值,溶解氧浓度,温度和基质浓度等,总结了部分硝化-厌氧氨氧化工艺中筛选富集氨氧化菌㊁加速厌氧氨氧化菌生长的条件,并建议今后应加强联合工艺影响因素的关联性研究㊁单个反应器最优运行参数研究㊁前置预处理的组合工艺的快速启动等方面的工作㊂关键词:部分硝化;厌氧氨氧化;生物脱氮;影响因素 中图分类号:X703.1 文献标志码:A 文章编号:1001-9677(2018)03-0016-04第一作者:朱海晨(1992-),男,硕士研究生,研究方向为化学工艺㊂通讯作者:屈撑囤(1964-),男,教授,博士,研究方向为油气田环境保护㊂Influencing Factors and Advances of Partial Nitritation-anammox ProcessZHU Hai -chen 1,2,ZHANG Shu -de 2,QU Cheng -tun 1(1Shaanxi Oil and Gas Pollution Control and Reservoir Protection Key Laboratory,Xi’anShiyou University,Shaanxi Xi’an 710065;2Research Institute of Safety and Environment Technology,China National Petroleum Corporation,Beijing 102206,China)Abstract :The partial nitritation -anammox process,an innovative nitrogen removal process of wasterwater which builds on anaerobic ammonium oxidition,is one of the most economical biological nitrogen removal ways.The factors affecting partial nitritation process and anammox process,including pH,dissolved oxygen concentration,temperature and substrates concentration,were discussed respectively.The technical essentials of the screening and enrichment of ammonium-oxidizing bacteria and the accelerating growth of anaerobic ammonium-oxidizing bacteria in partial nitritation-anammox process were summarized.The strengthening of sequent studies was proposed,which were researching on the relationships between each influencing factors.The optimal operation parameters of a single reactor and quickly starting the partial nitritation-anammox process in combination with other pre-treatment processes were discussed.Key words :partial nitritation;anammox;biological nitrogen removal;influencing factors部分硝化-厌氧氨氧化工艺是典型的分体式厌氧氨氧化脱氮工艺[1]㊂该工艺首先在部分硝化反应器中富集氨氧化菌(AOB)㊁筛除亚硝酸氧化菌(NOB),将硝化过程控制在亚硝酸盐生成阶段,再利用水量或水质控制的方式保证出水中氨氮与亚硝酸盐氮的比例接近1︓1,最后由厌氧氨氧化反应器中的厌氧氨氧化菌(AnAOB)将氨氮和亚硝酸盐氮同时去除,达到脱氮的目的[2-4]㊂相较于一体式反应器,部分硝化-厌氧氨氧化分体式反应器具有操作便捷㊁可控性强㊁不同菌种便于分批培养富集等优点[5]㊂本文通过分析总结部分硝化和厌氧氨氧化反应过程的影响因素,包括pH 值,DO 浓度,温度,基质浓度等,为部分硝化-厌氧氨氧化工艺的运行参数的设定及控制提供参考㊂1 部分硝化过程的影响因素在实际应用过程中需控制好部分硝化反应器的运行条件,使其出水满足厌氧氨氧化反应器的进水要求㊂1.1 pH 值反应器中pH 的变化将导致游离氨(FA)和游离亚硝酸(FNA)含量发生改变,从而影响AOB 和NOB 的生长[6-7]㊂AOB 和NOB 在不同pH 条件下的生长速率不同,Hellinga 等[8]发现pH 值高于7.2时有利于洗出NOB 而保留AOB,且随着pH 的继续升高,AOB 的最大生长速率进一步升高㊂陈亚坤等[9]在高氨氮负荷条件下成功启动了部分硝化反应器,启动过程中加入NaCO 3补充碱度并调节pH,使系统的pH 值保持在7.2~7.5,反应器的亚硝酸盐氮积累率能高达99%㊂部分硝化工艺的反应器形式较多,尽管不同反应器中AOB 的最适pH 值不同,但均为弱碱性,因此弱碱性的系统更有利于AOB 的富集和亚硝酸盐的积累㊂1.2 DO 浓度Hannaki 等[10]研究表明,在DO 浓度为0.5mg /L 的条件第46卷第3期朱海晨,等:部分硝化-厌氧氨氧化工艺的影响因素及发展17 下,AOB增殖速率的提升与低DO所造成的生物代谢活性的下降相抵,对亚硝化过程的影响不明显;而在同一条件下NOB的增殖速度并没有提升,从而导致AOB在与NOB的竞争中逐渐占优,同时积累了大量的亚硝酸盐氮㊂同样,有研究表明低DO浓度能将硝化反应稳定维持在亚硝化阶段[11-12]㊂但也有学者认为在低DO浓度下实现的部分硝化存在反应时间较长㊁氨氮转化速率较低的问题[13]㊂李凌云等[14]考察了SBR工艺不同DO浓度时的比氨氧化速率的变化,结果表明当DO由0.5mg/L上升到2.0mg/L时,比氨氧化速率提高了6倍㊂通常在部分硝化反应器的启动初期,先将DO浓度控制在较高水平以富集硝化菌,再逐渐降低DO浓度以筛选AOB㊂1.3 温 度不同的温度下AOB和NOB的增殖速率不同,二者的污泥龄也不同㊂因此在一定温度下,通过控制污泥停留时间可将NOB洗出[15]㊂Balmelle等[16]认为,NOB在10~20℃下表现出较高的活性,将亚硝酸盐氮几乎全部转化为硝酸盐氮;当温度处于20~25℃时,亚硝化反应速率高于硝化反应速率;当温度>25℃时,亚硝酸盐氮发生大量的积累㊂有研究者在25~27℃㊁低DO的条件下成功启动了SBR半亚硝化反应器[17]㊂通过对硝化反应活化能的计算,Hunik等发现系统温度为30~35℃时NOB的倍增时间大于AOB,而温度在25℃以下时NOB的倍增时间小于AOB[18]㊂硝化菌适合在中高温环境中生存,过低或过高的温度以及温度的突变都不利于其生长代谢㊂1.4 FA和FNA浓度有学者认为AOB利用FA而非氨氮作为底物,同时一定浓度的FA对NOB的生长代谢具有抑制作用[19]㊂一定浓度的亚硝酸盐对微生物具有毒害作用,FNA浓度随着亚硝化反应中亚硝酸盐的积累逐渐升高㊂研究表明,NOB比AOB更易受到FNA的抑制㊂FA和FNA对硝化菌(AOB和NOB)的抑制浓度如表1所示㊂表1 不同浓度范围的FA和FNA对硝化菌的影响Table1 Effects of different concentrations of FA andFNA on nitrifying bacteria浓度/(mg/L)影响作用FA 10~1500.1~1.0适合AOB生长适合NOB生长[6] <16>6对AOB生长无抑制完全抑制NOB[20-21] >3.75抑制NOB[22]FNA >0.40>0.02完全抑制AOBNOB代谢停止[20-21] >2.04硝化菌死亡[23]FA和FNA浓度可视为系统氨氮浓度㊁亚硝酸盐氮浓度和pH值的函数,因此利用FA和FNA浓度监控亚硝化反应进程更为直接,受其他变量的干扰更小㊂1.5 其他因素(1)污泥停留时间控制系统pH值㊁DO浓度和温度的目的是增大AOB和NOB的最小泥龄差,通过调整SRT介于AOB和NOB的最小泥龄之间可将NOB洗出,实现稳定的亚硝化过程㊂杨庆等将SBR 反应器的SRT控制在12~15d,实现了稳定的亚硝化[24]㊂在高盐度㊁高悬浮物浓度的炼油催化剂废水的处理方面,有研究者认为20d左右的污泥停留时间有利于启动亚硝化反应器[25]㊂在部分硝化反应器启动初期,频繁排泥会造成硝化菌的流失,但泥龄过长又容易发生污泥老化,因此把握好污泥停留时间是控制污泥氨氧化活性的关键㊂(2)碱度在硝化工艺中,生物反应器的硝化速率㊁转化率和最终产物都受到碱度的影响,反应器运行的稳定程度也与碱度有关[26]㊂李祥等[27]考察了HCO-3在无外加碳源的硝化过程中的作用,研究表明当系统的pH值维持在8.0时,空气和水中的微量碳源就足以使亚硝化过程正常进行㊂HCO-3在硝化过程中的主要功能是调节系统的pH以维持硝化菌生长而非为细菌提供无机碳源㊂(3)盐度盐类物质在加快生物细胞内酶促反应㊁维持膜平衡和调解渗透压方面起重要作用,是微生物生长所必需的营养元素㊂当系统中的盐度过高时,细胞渗透压升高,微生物活性下降甚至死亡㊂但有研究者发现,间歇条件下高盐度(NaCl=100mM)的进水和连续条件下高盐度(NaCl=427mM)的进水都可实现稳定的部分硝化过程[28]㊂这可能是由于不同生物质对盐水环境的适应能力不同㊂Moussa等[29]认为氨氧化过程比亚硝酸盐氧化过程更容易受盐度影响,因为AOB对高渗压胁迫比NOB敏感㊂金仁村等[30]研究发现优势菌经长期驯化后具有抗高渗压的能力㊂因此,短程硝化工艺对于处理高盐废水具有先天的优势㊂2 厌氧氨氧化过程的主要影响因素2.1 pH值pH对厌氧氨氧化的影响主要来自两个方面㊂一是直接作用,当系统中pH值超过厌氧氨氧化菌的耐受限度时,其活性受到影响;二是间接作用,系统中过高或过低的pH值都会影响碳源及基质的存在形式,使底物利用率下降[31]㊂研究表明,系统的pH值在6.7~8.3之间时厌氧氨氧化菌活性较高,在pH=8.0左右活性最高[32-33]㊂唐崇俭[34]认为菌体自溶阶段的pH值范围(pH=7.5~7.8)最适AnAOB生长,而在活性提高阶段由于反应器内pH值陡增,反而不利于厌氧氨氧化菌(AnAOB)生长代谢,造成反应器失稳㊂适宜AnAOB和AOB生长的pH值范围均接近弱碱性,因此在启动厌氧氨氧化反应器时应严格控制DO浓度㊁FA浓度等其他条件,避免AOB生长并与AnAOB的竞争底物㊂2.2 DO浓度厌氧菌对DO的变化比较敏感,尤其当启动初期的系统中DO浓度较高时,可能会发生厌氧氨氧化和硝化菌共存的情况,不利于厌氧氨氧化菌的富集㊂在好/厌氧交替运行的SBR反应器中,Strous等[31]发现好氧阶段内不发生厌氧氨氧化反应,但脱除DO后可恢复厌氧氨氧化反应,表明AnAOB会受到溶解氧的抑制,但该抑制是可逆的㊂而Fux等[35]在顶部敞口的中试装置中观察到厌氧氨氧化反应依然能够进行,说明厌氧氨氧化微生物的活性在低DO环境下并没有受到抑制㊂同样,Li等[36]认为较低的进水DO浓度(<0.3mg/L)对厌氧氨氧化反应影响不大,并建议进水无需用氮气吹脱溶解氧㊂随着厌氧氨氧化反应器的运行,反应器内氮气产率逐渐升高,氮气的吹脱作用能使反应器内DO浓度进一步下降,因此高DO浓度的进水对成熟期的反应器冲击较小㊂18 广 州 化 工2018年2月2.3 温 度厌氧氨氧化反应的最佳温度范围在30℃左右,当温度从15℃上升到30℃时,厌氧氨氧化反应速率逐渐提高,但是当温度超过35℃时,反应速率反而下降[37]㊂Laureni等[38]在15℃的低温下成功实现了部分硝化-厌氧氨氧化反应器的长期稳定运行,当温度继续下降至11℃时,AnAOB的活性受到严重抑制,但该抑制可逆㊂宋成康等[39]研究了在阶梯降温并恢复至室温的过程中序批式厌氧氨氧化反应器脱氮效能的变化,结果表明当温度为20~33℃时,厌氧氨氧化反应可高速稳定进行;当温度下降至10℃时,AnAOB代谢水平急剧下降,温度恢复至室温后AnAOB活性也逐渐恢复,但最大比厌氧氨氧化活性(SAA)仅恢复至降温前的75%,这是由于低温下厌氧氨氧化菌胞外聚合物(EPS)减少,活性污泥流失造成的㊂2.4 基质浓度氨氮和亚硝酸盐氮是厌氧氨氧化反应的主要基质,当二者浓度超过抑制阈值时,会抑制厌氧氨氧化菌的活性㊂Strous M 等[40]发现当系统中亚硝酸盐氮的浓度高于100mg/L时会明显抑制厌氧氨氧化反应,而氨氮浓度低于1000mg/L时对厌氧氨氧化过程无影响,表明氨氮和亚硝酸盐氮对AnAOB的抑制浓度不同㊂陈旭良等[41]通过潜能实验研究发现,当系统中NO-2-N 浓度超过129mg/L时可完全抑制厌氧氨氧化活性㊂进水基质比也会影响厌氧氨氧化反应,闾刚等[42]认为反应器脱氮的最佳进水基质比为1.34,氨氮和亚硝氮的去除率最高达到99.99%, TN去除率最高达到为87%㊂2.5 其他因素污泥停留时间㊁有机物浓度和光照等也会影响厌氧氨氧化反应㊂(1)污泥停留时间AnAOB的细胞产率较低,世代时间长[37,43],因此要求厌氧氨氧化反应器具有较长的SRT以保持系统中生物量的稳定㊂浸没式固定床生物膜反应器适用于富集倍增时间较长的AnAOB,该类型反应器的特点是可分离SRT和HRT,即使在HRT较低的情况下仍然能维持较长的SRT[44]㊂(2)有机物浓度AnAOB为化能自养菌,系统中有机物含量过高会抑制厌氧氨氧化反应,促进反硝化菌生长并与AnAOB争夺底物亚硝酸盐氮㊂也有学者认为反硝化产物可为AnAOB提供生长所需的无机碳源,促进厌氧氨氧化反应[45]㊂在有机碳源的胁迫下,部分厌氧氨氧化菌属呈现出了兼性异养性能,这一现象将拓宽厌氧氨氧化工艺的应用范围㊂3 结 语(1)对部分硝化-厌氧氨氧化组合工艺中各影响因素的关联性研究,建立相关数学模型进行模拟和推测;(2)针对单个反应器中各影响因素之间的优先级进行批次试验研究,将结果扩大运用于中试乃至污水处理厂,节约运行成本;(3)探究部分硝化-厌氧氨氧化组合工艺处理水量大㊁水质复杂多变的实际废水的运行模式,在实际中提高组合工艺启动和耦合的效率;(4)探索部分硝化-厌氧氨氧化组合工艺与其他预处理工艺相结合,提高组合工艺的抗冲击能力,有针对性地处理不同废水以拓宽组合工艺的处理范围㊂参考文献[1] Van Dongen U,Jetten M S M,Van Loosdrecht M C M.The SHARON®-Anammox®process for treatment of ammonium rich wastewater [J].Water science and technology,2001,44(1):153-160. [2] 马富国,张树军,曹相生,等.部分亚硝化-厌氧氨氧化耦合工艺处理污泥脱水液[J].中国环境科学,2009,29(2):219-224. [3] 周呈,黄勇,李祥.部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺处理高氨氮废水研究进展[J].水处理技术,2014(4):11-15.[4] Cao Y,Van Loosdrecht M C M,Daigger G T.Mainstream partialnitritation-anammox in municipal wastewater treatment:status, bottlenecks,and further studies[J].Applied Microbiology& Biotechnology,2017,101(4):1365.[5] 郝晓地,仇付国.厌氧氨氧化技术工程化的全球现状及展望[J].中国给水排水,2007,23(18):15-19.[6] Anthonisen A C,Loehr R C,Prakasam T B S,et al.Inhibition ofnitrification by ammonia and nitrous acid[J].Journal(Water Pollution Control Federation),1976:835-852.[7] Park S,Bae W,Rittmann B E.Operational boundaries for nitriteaccumulation in nitrification based on minimum/maximum substrate concentrations that include effects of oxygen limitation,pH,and free ammonia and free nitrous acid inhibition[J].Environmental science& technology,2009,44(1):335-342.[8] Hellinga C,Schellen A,Mulder J W,et al.The SHARON process:aninnovative method for nitrogen removal from ammonium-rich waste water[J].Water science and technology,1998,37(9):135-142.[9] 陈亚坤,陈繁荣,李翔宇.SHARON-厌氧氨氧化反应器处理养猪场废水的模拟试验研究[J].水处理技术,2013,39(9):104-108. [10]Hanaki K,Wantawin C,Ohgaki S.Nitrification at low levels ofdissolved oxygen with and without organic loading in a suspended-growth reactor[J].Water Research,1990,24(3):297-302. [11]解庆林,李小霞,李艳红,等.SBR反应器内短程硝化系统快速启动及影响因素研究[J].环境科学与技术,2009,32(2):134-137. [12]冉竞龙.部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺处理含氮废水的研究[J].广东化工,2016,43(7):136-137.[13]Ruiz G,Jeison D,Chamy R.Nitrification with High NitriteAccumulation for the Treatment of Wastewater with High Ammonia Concentration[J].Water Research,2003,37(6):1371-1377. [14]李凌云,彭永臻,杨庆,等.SBR工艺短程硝化快速启动条件的优化[J].中国环境科学,2009,29(3):312-317.[15]Van Kempen R,Mulder J W,Uijterlinde C A,et al.Overview:fullscale experience of the SHARON®process for treatment of rejection water of digested sludge dewatering[J].Water science and technology, 2001,44(1):145-152.[16]Balmelle B,Nguyen K M,Capdeville B,et al.Study of factorscontrolling nitrite build-up in biological processes for water nitrification [J].Water Science and Technology,1992,26(5-6):1017-1025.[17]陈益明.SBR反应器实现半亚硝化的启动策略[J].厦门大学学报(自然版),2013,52(2):232-236.[18]Hunik J H,Meijer H J G,Tramper J.Kinetics of Nitrosomonaseuropaea at extreme substrate,product and salt concentrations[J].Applied Microbiology and Biotechnology,1992,37(6):802-807. [19]Sharma B,Ahlert R C.Nitrification and nitrogen removal[J].WaterResearch,1977,11(10):897-925.[20]Vadivelu V M,Keller J,Yuan Z.Effect of free ammonia and freenitrous acid concentration on the anabolic and catabolic processes of an enriched Nitrosomonas culture[J].Biotechnology and bioengineering, 2006,95(5):830-839.[21]Vadivelu V M,Yuan Z,Fux C,et al.The inhibitory effects of freenitrous acid on the energy generation and growth processes of an enriched Nitrobacter culture[J].Environmental Science&Technology,第46卷第3期朱海晨,等:部分硝化-厌氧氨氧化工艺的影响因素及发展192006,40(14):4442-4448.[22]韩晓宇,张树军,甘一萍,等.以FA与FNA为控制因子的短程硝化启动与维持[J].环境科学,2009,30(3):809-814. [23]Van Hulle S W H,Volcke E I P,Teruel J L,et al.Influence oftemperature and pH on the kinetics of the Sharon nitritation process [J].Journal of Chemical Technology and Biotechnology,2007,82(5): 471-480.[24]杨庆,彭永臻,王淑莹,等.SBR法低温短程硝化实现与稳定的中试研究[J].化工学报,2007,58(11):2901-2905.[25]赵小晶.SBR法短程硝化反硝化处理炼油催化剂生产废水试验研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2013.[26]Boiran B,Couton Y,Germon J C.Nitrification and denitrification ofliquid lagoon piggery waste in a biofilm infiltration-percolation aerated system(BIPAS)reactor[J].Bioresource Technology,1996,55(1): 63-77.[27]李祥,王悦,黄勇,等.HCO-3在部分亚硝化中功能及对亚硝化效能影响[J].中国环境科学,2015(3):757-763.[28]Mosquera-Corral A,Gonzalez F,Campos J L,et al.Partialnitrification in a SHARON reactor in the presence of salts and organic carbon compounds[J].Process Biochemistry,2005,40(9):3109-3118.[29]Moussa M S,Sumanasekera D U,Ibrahim S H,et al.Long term effectsof salt on activity,population structure and floc characteristics in enriched bacterial cultures of nitrifiers[J].Water research,2006,40(7):1377-1388.[30]金仁村,郑平,胡安辉.盐度对厌氧氨氧化反应器运行性能的影响[J].环境科学学报,2009,29(1):81-87.[31]Strous M,Heijnen J J,Kuenen J G,et al.The sequencing batchreactor as a powerful tool for the study of slowly growing anaerobic ammonium-oxidizing microorganisms[J].Applied microbiology and biotechnology,1998,50(5):589-596.[32]Zhang L,Yang J,Furukawa K.Stable and high-rate nitrogen removalfrom reject water by partial nitrification and subsequent anammox[J].Journal of bioscience and bioengineering,2010,110(4):441-448.[33]Ma B,Wang S,Cao S,et al.Biological nitrogen removal from sewagevia anammox:recent advances[J].Bioresource technology,2016,200: 981-990.[34]唐崇俭.厌氧氨氧化工艺特性与控制技术的研究[D].杭州:浙江大学,2011.[35]Fux C,Boehler M,Huber P,et al.Biological treatment of ammonium-rich wastewater by partial nitritation and subsequent anaerobic ammonium oxidation(anammox)in a pilot plant[J].Journal of biotechnology,2002,99(3):295-306.[36]Li H,Zhou S,Ma W,et al.Fast start-up of ANAMMOX reactor:operational strategy and some characteristics as indicators of reactor performance[J].Desalination,2012,286:436-441. [37]Jetten M S M,Cirpus I,Kartal B,et al.1994-2004:10years ofresearch on the anaerobic oxidation of ammonium[J].Biochemical Society Transactions,2005,33(1):119-123.[38]Laureni M,Falås P,Robin O,et al.Mainstream partial nitritation andanammox:long-term process stability and effluent quality at low temperatures[J].Water research,2016,101:628-639. [39]宋成康,王亚宜,韩海成,等.温度降低对厌氧氨氧化脱氮效能及污泥胞外聚合物的影响[J].中国环境科学,2016,36(7):2006-2013.[40]Strous M.Microbiology of anaerobic ammonium oxidation[J].AppliedSciences,2000,12:349-360.[41]陈旭良,郑平,金仁村,等.污染控制技术及原理[J].环境科学学报,2007,27(5):747-752.[42]闾刚,徐乐中,沈耀良,等.快速启动厌氧氨氧化工艺[J].环境科学,2017,38(3):1116-1121.[43]Lotti T,Kleerebezem R,Lubello C,et al.Physiological and kineticcharacterization of a suspended cell anammox culture[J].Water research,2014,60:1-14.[44]Henze M.污水生物处理:原理,设计与模拟[M].北京:中国建筑工业出版社,2011:480-484.[45]周少奇.厌氧氨氧化与反硝化协同作用化学计量学分析[J].华南理工大学学报(自然科学版),2006,34(5):1-4.(上接第10页)[22]邬长城,赵新强,王延吉.尿素和甲醇高收率合成碳酸二甲酯[J].石油化工,2004,33(6):508-511.[23]Wang M,Zhao N,Wei W,et al.Synthesis of dimethyl carbonate fromurea and methanol over ZnO[J].ndustrial&Engineering Chemistry Research,2005,44(19):7596-7599.[24]Zhao W,Peng W,Wang,et al.Zinc Oxide as the Precursor ofHomogenous Catalyst for Synthesis of Dialkyl Carbonate from Urea and Alcohols[J].Catalysis Communications,2009,11(10):655-658.[25]Gao Y,Peng W,Zhao N,et al.A DFT study on the reactionmechanism for dimethyl carbonate synthesis from methyl carbamate and methanol[J].Journal of Molecule Catalysis A:Chemistry,2011,351: 29-40.[26]Wang D,Zhang X,Zhao W,et al.Synthesis of dimethyl carbonatefrom methyl carbamate and methanol catalyzed by mixed oxides from hydrotalcite-like compounds[J].Journal of Physics and Chemisty of Solids,2010,71(4):427-430.[27]王登峰,张学兰,柏冬,等.Zn-Fe复合氧化物的制备及催化氨基甲酸甲酯与甲醇合成碳酸二甲酯[J].石油学报(石油加工),2013, 29(2):72-77.[28]Joe W,Lee H J,Hong U,et al.Synthesis of dimethyl carbonate fromurea and methanol over ZnO(X)-CeO2(1-X)catalysts prepared by a sol-gel method[J].Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 2012,18(3):1018-1022.[29]Wang D,Zhang X,Wei W,et al.Synthesis of Dimethyl Carbonatefrom Methyl Carbamate and Methanol Using a Fixed-Bed Reactor[J].Chemical Engineering&Technology,2012,35(12):2183-2188. [30]Wu X,Kang M,Zhao N,et al.Dimethyl carbonate synthesis over ZnO-CaO bi-functional catalysts[J].Catalysis Communications,2014,46: 46-50.[31]Wang D,Zhang X,Ma J,et -modified mesoporous Mg-Almixed oxides:effective and stable base catalysts for the synthesis of dimethyl carbonate from methyl carbamate and methanol[J].Catalysis Science&Technology,2016,6:1530-1545.。
厌氧氨氧化技术现状、研究进展及主要影响因素
原理、技术现状、研究进展及其主要影响因素等内容进行综述，以期为 Anammox 技术的应用和未来发展提供理论和
技术参考。
【关键词】 厌氧氨氧化；技术现状；研究进展；影响因素
中图分类号：X703
文献标识码：A
文章编号：1005-8206 （2020） 01-0064-07
DOI：10.19841/ki.hjwsgc.2020.01.014
【Abstract】 At present，the main methods of microbial nitrogen removal include nitrification，denitrification，simultaneous nitrification and denitrification，anaerobic ammonia oxidation，etc. Among these microbial denitrification methods，anammox technology，as a new high-efficiency denitrification technology，not only has high denitrification efficiency，no secondary pollution，but also reduces the operating cost，which is of great significance to the treatment of wastewater with high ammonia nitrogen and the alleviation of eutrophication of water bodies. Comparing with the traditional nitrogen removal method（s nitrification/denitrification），anammox has better applicability and populaห้องสมุดไป่ตู้ity because of its unique advantages. However，due to the characteristics of anammox bacteria，anammox technology also has many restrictive factors，such as long start-up time，low cell yield，high environmental sensitivity and high matrix inhibition. Therefore，it is still difficult for anammox technology to be widely promoted to practical applications. The difficulties and challenges in the application of anammox technology are also urgent to be solved. Therefore，the principle，technical status，research progress and main influencing factors were summarized，so as to provide theoretical and technical reference for the application and future development of anammox technology.
厌氧氨氧化工艺及其影响因素
降低到 １ ０ ％。除此之外 ，试验还说明亚硝酸盐 的影响是可逆的 ，因为在进水亚硝酸盐浓度少
于２ ７ ４ 一 ｍ ｇ Ｎ ／ Ｌ 时 ，厌 氧氨 氧化 菌 的活性 在 三 天之 内能 够完 全恢 复 。Ｓ ｔ ｒ ｏ ｕ ｓ 研 究 了亚 硝 酸 盐 对厌 氧 氨氧 化 菌 的影 响 ，试 验表 明在 亚硝 酸 盐浓 度 为 １ ０ ０ 一 ｍ ｇ Ｎ ／ Ｌ 时 ，厌 氧氨 氧化 活性 完 全 消 失 。Ｄ ａ ｎ ｐ ｅ ｎ ａ — Ｍｏ ｒ ａ 发 现 在 分 批 实 验 中 ，亚硝 酸盐 浓 度 为 ３ ５ ０ 一 ｍ ｇ Ｎ ／ Ｌ时 ，厌氧 氨
作者 简介 ：白珥 萌 （ １ ９ ９ １ 一） ，女 ，在 读研 究生 ，主要从事水污染控制理论与技 术研 究。
Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ：１ ０ ５ ６ ３ ４ ２ ４ ８ ５ ＠ｑ ｑ ． ｃ ｏ ｎ ｒ
２ ０ １ ５ 年第 ２ 期 成 硝 酸 盐 ，并 产 生 电子 ，参 与 二 氧 化 碳 的 还 原 ，为 细 胞 生 长 提 供 碳 源 。厌 氧 氨 氧 化 工 艺 中 ，铵盐 和亚 硝 酸盐 的摩 尔 比是 １ ： １ ． ３ ２ 。
铵 盐 和亚 硝 酸盐 。 铵 盐 以亚 硝 酸 盐 为 电子 受
了污水处理厂的总体操作费用。厌氧氨氧化工 艺能够替代传统工艺更好的去除高氨氮 、低有
机 碳 的废 水 ，如 ：厌 氧 硝 化 废 水 和垃 圾 渗 滤
体 ，氧化成氮气 。一小部分亚硝酸盐厌氧氧化
收 稿 日期 ：２ ０ １ ４ —பைடு நூலகம்１ ２ ～ １ ０
厌 氧 氨 氧化 反应 式如 下 ：
ＮＨａ ＋ １ ． ３ ２ ＮＯＣ＋ ０ ． ０６ ６ ＨＣ０３ － ＋ ０ ． １ ３ Ｈ —｝
厌氧氨氧化脱氮及影响因素的
厌氧氨氧化脱氮技术的发展趋势
高效厌氧氨氧化菌种的筛选与培育
01
通过菌种筛选与基因工程技术，提高厌氧氨氧化菌的活性与稳
定性，增强其在不同环境下的适应能力。
优化反应器设计和运行条件
02
通过改进反应器结构、优化反应条件（如温度、pH值、有机
负荷等），提高厌氧氨氧化反应的效率和稳定性。
开发耦合技术
03
结合其他生物脱氮技术（如反硝化、短程硝化等），实现多种
影响因素
反应速率受到反应温度、pH值、底物浓度、电子受体等因素的影响。
厌氧氨氧化脱氮的工艺流程与设备
工艺流程
包括进水处理、厌氧反应器、沉淀池、出水处理等环节。
设备
涉及反应器设计、材料选择、操作方式等方面，需考虑厌氧氨氧化菌的生长特性和工艺要求。
03
厌氧氨氧化脱氮的影响因 素
温度与压力的影响
温度影响
运行效果
该工艺运行稳定，脱氮效率高，同 时减少了曝气量，降低了运行成本 。
案例二
工艺流程
该工业废水处理厂采用了化学沉淀法对废水进行处理，然后通过 厌氧氨氧化反应器进行脱氮处理。
技术特点
该工艺采用了高效厌氧氨氧化反应器，能够提高脱氮效率，同时 化学沉淀法能够有效地去除重金属和有害物质。
运行效果
该工艺运行稳定，脱氮效率高，同时重金属和有害物质去除效果好 ，出水水质稳定。
缺乏成熟的工程应用案例
目前，厌氧氨氧化技术还处于实验室研究阶段，缺乏成熟的工程 应用案例，限制了其推广应用。
未来需要解决的问题与研究方向
深入探究微生物学机制
进一步研究厌氧氨氧化菌的生理特性、代谢途径和基因组学信 息，为优化其生长条件和脱氮效率提供理论依据。
温度、pH对厌氧氨氧化影响研究
温度、pH对厌氧氨氧化影响研究摘要：为了研究影响厌氧氨氧化的主要因素，改变pH值（6.5-8.1）、温度（28-38℃）试验结果表明，当温度为33℃，pH值为7.3时，氨氮以及亚硝态氮的去除效果较好。
关键字：厌氧氨氧化；pH；温度近年来，大量的氮素的排放使我国水体富营养化日益严重，氮素污染的控制得到了社会各界重视。
郑平[1]认为，厌氧氨氧化速率随着温度的升高而升高，这种现象到温度为35℃时为止。
继续升高温度，反应器的处理速率将不增反降。
他认为厌氧氨氧化菌在30℃左右生长的最好。
据Strous等人报道[2]，厌氧氨氧化的适宜pH范围为6.7～8.3，最大反应速率出现在pH为8.0左右。
而笔者通过实验得到当温度为33℃，pH值为7.3时，厌氧氨氧化反应速率达到最大。
1、试验验装置及材料1.1 试验用水试验采用人工配水。
以NH4+浓度计为125～140mg/L，NO2-浓度计为165～180mg/L，控制NH4+：NO2-=1：1.32，其它元素组成：KH2PO4 0.675g/L，MgSO4·H2O 7.5g/L，CaCl2 3.4g/L，NaHCO3 12.5g/L；微量元素Ⅰ：EDTA 5g/L，FeSO4 5g/L，微量元素Ⅱ：ZnSO4·7H2O 0.43g/L，CuSO4·5H2O 0.25g/L，MnCl2·4H2O 0.99g/L，NiCl2·6H2O 0.19g/L，CoCl2·6H2O 0.24g/L，H3BO40.014g/L，NaMoO4 0.22g/L，每升配水加1mL微量元素。
1.2 试验方案采用分批式培养试验，令反应器中的HRT为24h、pH为7.0，UASB反应器中的初始条件保持不变，使进水NH4+-N：NO2--N的比保持在1：1.32，分别改变温度为28℃、33℃和38℃，考察温度对厌氧氨氧化反应的影响。
令反应器中的HRT为24h、温度为35℃，UASB反应器中的初始条件保持不变，使进水NH4+-N：NO2--N的比保持在1：1.32分别改变pH为6.5、7.3和8.1，待反应器运行稳定后，记录后5天的数据。