厌氧氨氧化菌
厌氧氨氧化菌脱氮机理及其在污水处理中的应用
厌氧氨氧化菌脱氮机理及其在污水处理中的应用厌氧氨氧化菌脱氮机理及其在污水处理中的应用引言：近年来，随着人口的增加和城市化的加剧，城市污水处理工程变得愈发重要。
污水中的氮污染物是造成水体富营养化的主要原因之一，因此，对氮污染的有效处理成为了研究的热点。
厌氧氨氧化菌（anammox）作为一种新型的脱氮微生物，具有高效、环保的特点，在污水处理领域中得到了广泛关注。
本文将重点探讨厌氧氨氧化菌的脱氮机理及其在污水处理中的应用。
一、厌氧氨氧化菌的脱氮机理厌氧氨氧化菌是一种特殊的微生物，它可以利用氨和硝态氮直接在厌氧条件下进行自养脱氮作用，产生氮气。
其脱氮反应的主要方程式如下：NH4+ + NO2- → N2 + 2H2O通过上述反应，厌氧氨氧化菌将氨和硝态氮转化为氮气，实现了高效的脱氮作用。
从反应的方程式来看，厌氧氨氧化菌在脱氮过程中产生了没有产物的优势，避免了传统的硝化/反硝化过程中产生的氮气转化为氧化亚氮的过程，有效节约了能源消耗。
厌氧氨氧化菌的脱氮机理可以分为两个阶段：氨氧化和反硝化。
首先，在厌氧条件下，厌氧氨氧化菌通过其特殊的内源胞器——亚细胞颗粒（anammoxosome）中的反应器，通过厌氧氨氧化过程将氨氧化为氮气和水。
其次，在厌氧氨氧化菌的亚细胞颗粒中，反硝化作用进一步转化硝态氮为氮气。
通过这两个阶段的反应，厌氧氨氧化菌可以高效地将氨和硝态氮转化为氮气，实现污水中氮的有效去除。
二、厌氧氨氧化菌在污水处理中的应用1. 优势与特点相比传统的硝化/反硝化工艺，厌氧氨氧化菌具有以下优势与特点：（1）高效：厌氧氨氧化菌的脱氮效率高于传统工艺，可以达到90%以上；（2）能源消耗低：由于厌氧氨氧化菌的脱氮反应不需要输入外源电子供体，因此能源消耗低于传统工艺；（3）占地面积小：采用厌氧氨氧化菌进行脱氮处理可以节约大量的处理设备和占地面积，尤其适合处理面积有限的城市污水处理厂；（4）适应性强：厌氧氨氧化菌对进水水质的适应性强，对COD、BOD等水质指标的影响较小。
厌氧氨氧化细菌的缺点__概述说明以及解释
厌氧氨氧化细菌的缺点概述说明以及解释1. 引言1.1 概述：厌氧氨氧化细菌是一类在缺乏氧气的环境中通过氨氧化反应产生能量的微生物。
这个发现对于研究地球生态系统中的特殊生命过程和环境健康具有重要意义。
然而，尽管厌氧氨氧化细菌在某些方面表现出独特优势，但它们也存在着一些缺点。
本文将重点探讨厌氧氨氧化细菌的缺点，并探究这些缺点的原因，并提出相关研究进展和措施，以期为未来的研究提供有价值的参考。
1.2 文章结构：本文分为引言、厌氧氨氧化细菌的缺点、解释厌氧氨氧化细菌缺点的原因、相关研究进展和措施以及结论五个部分。
首先，我们将介绍文章所涉及内容并概述研究目的。
其次，我们将详细阐述厌氧惰性脱硫菌的三大主要缺点，并解释这些缺点产生的原因。
接下来，我们将针对这些缺点进行相关研究进展和措施的讨论，包括新型厌氧氨氧化细菌的发现、基因改造与优化策略以及合成生物学方法应用。
最后，我们将总结本文的主要观点并提出未来研究方向的建议。
1.3 目的：本文旨在全面探讨厌氧氨氧化细菌的缺点，并深入分析导致这些缺点出现的原因。
通过对相关研究进展和措施的讨论，希望能够为厌氧氨氧化细菌相关领域的研究工作提供有益的参考和启示。
最终，本文将提供一个关于厌氧氨氧化细菌缺点及其应对方法所涉及内容的全面概述。
2. 厌氧氨氧化细菌的缺点厌氧氨氧化细菌作为一类重要的微生物，虽然在环境中具有一定的功能和作用，但也存在着一些不足之处。
下面将详细介绍厌氧氨氧化细菌的缺点。
2.1 缺乏多样性首先，厌氧氨氧化细菌在种类上相对较少，缺乏多样性。
现有研究表明，目前已经鉴定出的厌氧氨氧化细菌仅限于某些特定的物种和环境中。
这限制了我们对厌氧氨氧化过程及其生态功能的深入理解和应用。
同时，也使得相关研究受到了限制，难以全面揭示其潜在机制和适应性。
2.2 对环境适应性差另外，厌氧氨氧化细菌对于环境条件较为敏感，具有较差的适应性。
研究发现，在温度、pH值、养分等方面都存在着一定的限制条件。
厌氧氨氧化菌PPT课件
厌氧氨氧化菌需要在低氧分压、低有机碳源和高氨氮浓 度的条件下生长，同时需要保持适宜的pH值和温度。
厌氧氨氧化菌的基因研究
01
基因组研究
通过对厌氧氨氧化菌的基因组进行测序和分析， 可以了解其代谢机制和进化关系。
02
分子生物学技术
利用分子生物学技术，如PCR、基因克隆和表达 等，可以研究厌氧氨氧化菌的基因结构和功能。
厌氧氨氧化菌的应用研究
随着对厌氧氨氧化菌的深入了解，研究者们开始探索其在污水处理、生物脱氮等方面的应 用。通过优化反应条件、驯化菌群等方式，成功实现了厌氧氨氧化技术在废水处理中的应 用，为解决全球性的水体富营养化问题提供了新的思路。
厌氧氨氧化菌的研究挑战与展望
厌氧氨氧化菌的分子 生态学研究
尽管我们已经对厌氧氨氧化菌的生态 学和生理特性有了初步了解，但是其 分子生态学机制仍不清晰。未来研究 需要关注厌氧氨氧化菌的基因组学、 转录组学和蛋白质组学等方面的研究 ，深入揭示其生态适应机制和代谢机 制。
厌氧氨氧化反应的化学方程式为： NH4+ + NO2- → N2 + 2H2O。
该反应过程中，厌氧氨氧化菌将氨氮 和亚硝酸盐分别氧化为氮气和硝酸盐， 同时释放能量，用于合成细胞物质和 维持生命活动。
厌氧氨氧化菌的能量代谢
厌氧氨氧化菌的能量代谢是通过厌氧氨氧化反应实现的，该反应释放的 能量一部分用于合成细胞物质，另一部分以高能物质的形式储存于细胞 内。
生物脱氮。
厌氧氨氧化菌的生物脱氮过程相 较于传统的物化法脱氮具有更高 的效率和较低的成本， 要进一步研究和优化，以提高其
处理效果和实用性。
在环境保护方面的应用
厌氧氨氧化菌在环境保护方面具有广泛 的应用前景，不仅在污水处理和生物脱 氮方面有重要作用，还能够应用于土壤
污水处理中的厌氧氨氧化技术
拓宽应用范围
厌氧氨氧化技术适用于多种 类型的废水处理，包括工业 废水、城市污水等，具有广 泛的应用前景。
对未来研究的展望
深入研究反应机制
开发高效反应器
进一步深入研究厌氧氨氧化 技术的反应机制和微生物学 特性，有助于优化反应过程
和提高处理效率。
研发高效、稳定的厌氧氨氧 化反应器是未来的研究重点 ，有助于实现技术的规模化
应用。
拓展应用领域
加强工程实践研究
将厌氧氨氧化技术应用于更 多类型的废水处理领域，如 高盐废水、含重金属废水等
，以拓宽其应用范围。
加强厌氧氨氧化技术在工程 实践中的应用研究，不断完 善技术的实际运行效果和经
济效益。
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pH值
厌氧氨氧化反应的最佳pH值为7.0-8.0。
温度
厌氧氨氧化反应的最佳温度为30-40℃。
停留时间
厌氧氨氧化反应的停留时间一般为2-4小时。
溶解氧
厌氧氨氧化反应中，溶解氧的浓度应低于0.5mg/L。
03
厌氧氨氧化技术的优势与 挑战
厌氧氨氧化技术的优势
节能减耗
厌氧氨氧化技术是一种节能的污水处 理技术，相较于传统的硝化反硝化过 程，可以显著降低能耗。
例如，在北京某大型城市污水处理厂中，通过引入厌氧氨氧化技术，成功实现了高 浓度氨氮废水的处理，并取得了良好的处理效果。
工业废水处理中的应用案例
工业废水成分复杂，处理难度较大。厌氧氨氧化技术在此领域的应用，为工业废水处理提供了新的解 决方案。
在实际应用中，针对不同行业的工业废水，通过合理的工艺设计和参数优化，可以实现高效脱氮，降低 处理成本。
该反应不产生有毒物质，且氮气是自然界的非 活性气体，因此厌氧氨氧化技术是一种环境友 好的污水处理方法。
厌氧氨氧化实验思路
厌氧氨氧化实验设计思路
1、实验总体思路
实验第一步，先通过反应器培养出厌氧氨氧化菌；
实验第二步，利用培养好的厌氧氨氧化菌来处理污水。
2、厌氧氨氧化菌的基本特征
1）对光敏感，在有光情况下，菌的活性可降低30~50%；
2）增殖速度缓慢，倍增周期约11天；
3）温度敏感，最佳温度约30度；
4）厌氧自养菌。
3、设计基本思路
针对厌氧氨氧化菌的基本特征和UASB的特点，设计实验主要考虑包括：1）厌氧环境；（本实验主体反应器采用UASB）
2）减少污泥流失、有利于微生物富集，如SBR方式有利于污泥流失，增加填料有利于微生物富集等；（本实验考虑设置一定的软性填料）
3）采取保温设计，使培养厌氧氨氧化菌的实验在相对稳定的最佳温度环境下进行；（本实验考虑水浴夹套保温）
4）实验可考虑在光线相对较暗的环境进行；
5）考虑到保证反应器内的上升流速，本实验设置内循环。
4、实验具体实施过程思路
1）厌氧氨氧化菌培养阶段，采用人工配水方式的方式，按照生物生长的基本规律，逐步增加负荷，直到厌氧氨氧化菌培养出来；
2）利用氨氮高、COD低的污水进行实验（污水一般难以保证铵根离子和亚硝根离子摩尔比要求，故后期还要考虑这个问题）。
厌氧氨氧化菌特性及厌氧氨氧化应用与影响因素
厌氧氨氧化菌特性及厌氧氨氧化应用与影响因素厌氧氨氧化指的是在缺氧条件下以亚硝酸盐为电子受体将氨氧化为氮气的过程，该过程由一类独特的、被称为“厌氧氨氧化菌”的专性厌氧微生物催化完成；更重要的是，厌氧氨氧化在污水处理领域显示出良好的应用潜力，目前厌氧氨氧化工艺及其应用成为了研究的热点，本文重点介绍厌氧氨氧化菌的生物学特性，厌氧氨氧化反应原理，厌氧氨氧化工艺的影响因素及实际工程应用。
1引言随着城市人口的增多和工业化水平的发展，我国水资源污染问题日渐突出，水体富营养化问题加剧，处理城市污水已成为当下的热点。
相比于其他的脱氮工艺，厌氧氨氧化反应不但展现出更好的脱氮性能，而且不需要外加有机碳源作为电子供体，在节约成本的同时，防止了投加碳源所产生的二次污染；避免了温室气体的排放，同时也减少了实验所需的占地空间[1]。
2厌氧氨氧化菌的生物学特性厌氧氨氧化菌作为浮霉菌的一类，必然具有浮霉菌细胞所具有的一切特性。
浮霉菌具有十分独特而典型的细胞结构：由膜包裹形成的亚细胞结构。
这种浮霉菌的特征结构在厌氧氨氧化菌中也得到体现，如图1所示。
透射电镜分析表明厌氧氨氧化菌有自己独特的一类由膜包裹形成的细胞器，被命名为厌氧氨氧化体）。
由图1，可以看出，厌氧氨氧化菌从外到内由八部分构成：（1）细胞壁；（2）细胞质膜；（3）PP质；（4）细胞内质膜；（5）核糖质；（6）细胞类核；（7）厌氧氨氧化体膜；（8）厌氧氨氧化体。
4厌氧氨氧化工艺的影响因素(1) 温度，温度主要是通过影响酶的活性进而影响厌氧氨氧化反应。
郑平等[2]研究表明，当温度从15 ℃提升到35 ℃时，反应的速率加快；随着温度升高到35 ℃时，反应速率随之下降，所以最适的温度在30 ℃左右。
30~35 ℃是厌氧氨氧化菌的最佳生存的温度。
（2）pH，pH通过两个方面对厌氧氨氧化菌产生影响。
一方面是厌氧氨氧化菌的耐受程度，另一方面也影响基质的平衡。
Strous等[3]研究厌氧氨氧化菌最适宜的pH在6.7~8.3之间，而在8.0左右是其最大的反应速率。
厌氧氨氧化菌与其他细菌之间的协同竞争关系
厌氧氨氧化菌与其他细菌之间的协同竞争干系引言在微生物世界中，细菌之间存在着各种复杂的互相作用。
细菌之间的协同竞争是一种重要的生态现象，影响着各种生物过程、生态系统的稳定性和功能。
本文将谈论。
一、厌氧氨氧化菌简介厌氧氨氧化菌（Anaerobic Ammonium Oxidizing bacteria，简称Anammox bacteria）是一类厌氧细菌，通过一种奇特的代谢途径，即厌氧氨氧化过程，将氨氮转化为氮气。
厌氧氨氧化菌具有高效的氮氧化能力，对环境氮循环发挥着重要作用。
这类细菌在氧气缺乏的环境中广泛分布，可见于海洋、淡水体系、土壤以及人工处理系统中。
二、厌氧氨氧化菌的代谢途径及特点厌氧氨氧化菌代谢途径的核心是反应堆（reacductor）-厌氧的氨氧合成途径，其中环氧丙烷合成酶（Hydrazine Synthase，简称HZS）是关键酶。
HZS酶的活性探究发现，它能以共同生活方式与其他细菌共存，并通过一系列酶促反应将氨氧化产物固定为中间产物。
厌氧氨氧化菌的代谢路径与传统的氨氧化不同，因此在氮循环中起到了奇特的作用。
三、厌氧氨氧化菌与其他细菌的协同竞争厌氧氨氧化菌在生态系统中与其他细菌形成复杂的互作网络。
探究发现，厌氧氨氧化菌具有一定的竞争优势，可以通过协同竞争与其他细菌共生。
在厌氧环境中，厌氧氨氧化菌通过消耗氮氧化反应的中间产物，降低环境氮的浓度，从而为其他细菌提供了可利用的环境。
同时，厌氧氨氧化菌还能够合成一些有机物质，为其他细菌提供营养。
这种协同竞争干系增进了环境中生态系统的稳定性和功能。
四、厌氧氨氧化菌对其他细菌的影响厌氧氨氧化菌对其他细菌的存在和活性有着重要影响。
探究表明，厌氧氨氧化菌的存在可以增进其他细菌的生长和代谢活性。
一方面，厌氧氨氧化菌消耗氮氧化反应产生的中间产物，降低了氮对其他细菌的抑止作用。
另一方面，厌氧氨氧化菌通过代谢产物的合成，为其他细菌提供了必要的营养物质。
因此，厌氧氨氧化菌的存在对环境中的微生物群落结构和功能具有重要影响。
厌氧氨氧化(ANAMMOX)工艺介绍PPT课件
无需外加碳源
传统的硝化反硝化工艺需要外加碳源 作为电子供体，而厌氧氨氧化工艺则 无需添加碳源。
在碳源缺乏的条件下，厌氧氨氧化工 艺的优势更加明显，可以实现高效的 脱氮处理。
避免了外加碳源的费用和来源问题， 降低了处理成本。
04 厌氧氨氧化(Anammox) 工艺的挑战与前景
微生物种群稳定性
要点一
Anammox工艺的应用场景
Anammox工艺可以应用于各种类型的污水处理厂，特别是对于高氨氮废水的处理具有很好 的效果。
该工艺可以应用于城市污水处理、工业废水处理、农业废水处理等领域，具有广阔的应用前 景。
在城市污水处理中，Anammox工艺可以应用于污水处理厂的脱氮处理，提高出水水质；在 工业废水处理中，该工艺可以应用于高氨氮废水的处理；在农业废水处理中，Anammox工 艺可以应用于畜禽养殖废水的处理。
工业化应用前景
总结词
尽管厌氧氨氧化工艺在研究和应用方面取得了一定的 进展，但仍面临一些挑战和限制。
详细描述
目前，厌氧氨氧化工艺已经在一些污水处理厂和工业废 水处理中得到应用，取得了较好的效果。然而，该工艺 仍面临着一些挑战和限制，如高盐度、有毒物质和短停 留时间等。因此，未来需要进一步研究和改进厌氧氨氧 化工艺，提高其处理效率、稳定性和适应性，以满足工 业化应用的需求。同时，也需要加强该工艺的经济、环 境和可持续性方面的评估和研究，为工业化应用提供更 加全面和可靠的支持。
比较与启示
技术优势
经济性分析
厌氧氨氧化工艺具有高效、节能、环保等 优势，尤其适合处理高氨氮废水。
虽然引进和自主研发Anammox工艺的前期 投资较大，但长期运行下来，其运行费用 较低，经济效益显著。
环境效益
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Anammox 细菌的细胞结构以及氧化还原 过程都呈现出与其它细菌不同的特点:
• Anammox 细胞中的脂质由酯-脂肪酸和醚-脂肪酸两 类组成，这些膜脂质呈环形阶梯状，并成为独特的 梯形膜脂质，目前只在anammox 细菌中发现有梯形 膜脂质的存在。 • Anammox 细菌具有独特的细胞结构—厌氧氨氧化体， 作为厌氧氨氧化作用以及能量代谢的场所，膜上附 着有反应所需的酶。厌氧氨氧化体的膜是多种梯形 膜脂质结构，其结构硬度和形状决定了细胞生物膜 特殊的密度和非渗透性，可以有效地减少中间产物 肼和质子的流失以避免能量损失，同时阻止毒性的 中间产物肼扩散到细胞质中。
厌氧氨氧化菌的生理生化特点
• 生理结构特点： Anammox 细菌是一类生长缓慢的微生 物，世代周期约为10—12d; 菌体呈球菌状， 直径不足1μm; 对光和氧气等较敏感。当前， 还未获得anammox 细菌的纯培养菌株，在 对anammox 细菌进行富集培养时，会发现 anammox 污泥颜色由棕色变为Hale Waihona Puke 红色厌氧氨氧化菌•
厌氧氨氧化细菌( anammox) 可以将亚硝酸 盐和氨氮转化为氮气从而缩短氨氮转化的过程， 它已经成为新型生物污水脱氮技术研究的热点 之一。当前，有关厌氧氨氧化菌特有的生理结 构特点、种群分类及其功能酶等方面的研究取 得了一定突破，为实现其工业应用奠定了良好 的理论基础; 同时分子生物学技术在厌氧氨氧 化细菌种群分布、群落多样性及其共生关系等 方面的应用也大大促进了污水生物脱氮技术的 革新和进步。
• 鉴于anammox 细菌生存环境的多样性，科 学家们推测自然界中可能存在着多种尚未 发现的anammox 细菌，其多样性的研究仍 在进一步的探索中。
待解决问题
• 在解决ANAMMOX 等反应器启动时间过长的 问题上，如何更有效地富集anammox 细菌 成为重点。从接种污泥的选择到最后成功 实现anammox 细菌的高效富集，每一个步 骤都可以作为创新的突破点，从而实现 anammox 相关反应器的快速启动和稳定运 行。
SHANON-ANOMMOX 工艺
• 厌氧氨氧化过程是氨氮和亚硝酸盐以接近 1∶ 1 的比例进行的氧化还原反应，所以， 对于高氨氮、低亚硝酸盐的污水处理来说， 前期的短程硝化阶段是必要的，即将部分 氨氮转化为亚硝酸盐，从而保证厌氧氨氧 化的反应底物比例。
CANON 工艺
• 对于有机质含量低的污水，除了将短程硝化、 厌氧氨氧化作用分置于两个反应器中，还可以 将两个反应相结合形成一体化反应器，即 CANON( completely autotrophic nitrogen removal over nitrite) 工艺。氨氮在两种细菌 ( AOB 和anammox) 的共同合作下完成转化。在 反应器中，AOB 消耗氧气氧化氨氮产生亚硝酸 盐，并提供缺氧环境使anammox 细菌同时生 长; 然后氨氮和亚硝酸盐在厌氧氨氧化作用下 产生氮气脱离反应体系。
在污水处理工艺中的应用
• ANAMMOX 工艺 • SHANON-ANOMMOX 工艺 • CANON 工艺
ANAMMOX 工艺
• 在实验室规模上，ANAMMOX 工艺在不同的 反应器中都取得良好的运行效果，包括混 合床、流化床、SBR反应器、上流式反应器 等。当前，ANAMMOX 反应器的主要挑战在 于anammox 细菌的生长缓慢造成的启动时 间过长，通常需要100—150d。因此如何快 速启动ANAMMOX 反应器是未来研究一个十 分重要的问题。
分子生物学鉴定
• 16S rRNA 基因分析认为anammox 细菌是浮 酶状菌门( Phylum Planctomycetales) 分支进 化而来的一类自养群体。至今，已报道的 anammox 细菌分属于5 个可能的属，分别 是: Candidutus “Brocadia”、 Candidatus“Kuenenia”、 Candidatus“Scalindua”、 Candidatus“Anammoxoglobus”和 Candidatus“Jettenia”。
在深海厌氧污泥、海洋紊流处污泥、富含有机质的淡水 污泥、水生附着生物为主的好氧污泥、古冻土冻结污泥、陆 面多种水体、多种污水处理系统以及热带、温带、寒带的厌 氧海洋环境中均发现有anammox 细菌的存在。
利用分子生物学方法对不同生态环境中厌 氧氨氧化细菌进行观察和鉴定，发现其多样性 有3个特点：
• 接种污泥的选择直接关系着ANAMMOX 等反 应器能否成功建立并稳定运行。研究发现， 从多种不同类型的反应器，或者处理不同 污水性质的反应器中选取活性污泥进行接 种，经过3—4 个月时间，在人工配水的良 好环境下生长，最终都可以实现anammox 细菌的富集。但是，如果接种污泥的性质 不同，其反应器启动过程以及稳定运行后 的出现的anammox 细菌多样性就会存在一 定程度的差异。
• 有学者推测在接种污泥多样性较高的反应器 中，anammox 细菌或许可以达到更快的富集 效果。在如何更好地选择接种污泥方面， Tsushima I 等人结合Real-Time 方法对不同污 泥中anammox 细菌进行了具体定量，并选择 anammox 数量高的污泥作为接种污泥，在后 续适宜条件的驯化下，反应器达到了26kg Nm-3 d-1的总氮去除率，anammox 细菌的生长 周期也变为3.6—5. 4d，大大缩短了anammox 细菌的世代周期。
• 富集anammox 细菌时，反应器的类型选择以及运行 条件的优化也有助于系统的启动和稳定运行。SBR、 升流式固定床等反应器已被很多学者选择作为 anammox 富集培养的反应器。但由于anammox 生 长速度缓慢，而且反应过程中气体的持续产生， anammox 活性污泥容易在反应器中流失，所以反应 器的改进成为关键。Tsushima I 等人和Date Y 等人分 别利用无纺布作为污泥载体在其各自的反应器中均 实现 了anammox 细菌的高效富集。而Pathak B K 等 人利用特殊的不可移动式微生物储集器 ( immobilized • microbial consortium) 实现了在低温、低氨氮条件下 anammox 污泥的富集。
厌氧氨氧化作用及其分子作用机理
• 厌氧氨氧化反应发生在厌氧氨氧化体和细胞质 内 。在细胞质中，4 个电子与5 个质子在亚硝酸盐 还原酶作用下将亚硝酸盐还原生成羟胺，也有研究 发现anammox 基因中存在有编码亚硝酸盐—NO 的 氧化还原酶，说明亚硝酸盐还原酶可能将亚硝酸盐 还原为NO 作为anammox 细菌的中间产物。然后， 氨氮和羟胺/NO 在肼水解酶作用下生成中间产物肼， 肼在位于厌氧氨氧化体内膜上的肼氧化酶的作用下 转化为一分子N2、4 个质子和4 个电子。整个厌氧氨 氧化反应通过消耗细胞质中的质子，同时在厌氧氨 氧化体中不断产生质子，在两者之间建立质子梯度 以及电势梯度，并在厌氧氨氧化体膜上附着的三磷 酸腺苷合成酶作用下产生ATP 为细菌生长提供能量。
•
总结厌氧氨氧化菌主要的生理生化特 点、细胞结构特点、脱氮机理、污水处理 体系中的应用以及分子生物学方法对污水 处理体系中厌氧氨氧化菌种群分析的研究 现状，并指出未来anammox 细菌在生物特 性及在污水脱氮处理实际应用的研究中的 热点问题。
概述
• 在厌氧条件下，ANAMMOX 细菌以羟胺和肼为中间 产物，将亚硝酸盐和氨氮转化为氮气。随着多种生物化 学方法研究的深入，研究者发现ANAMMOX细菌广泛生 存于包括海洋水体、海洋沉积物、厌氧水体、淡水湖泊 以及温泉等在内的自然环境中。在海洋环境中，约50% 的氮转化是由于ANAMMOX细菌的厌氧氨氧化作用产生 的，这一重要发现改变了人们对于海洋环境中氮循环的 传统观点: 海洋环境中氮气的产生只依赖于反硝化作用。 在多种人工构建的污水生物处理体系中， ANAMMOX 细 菌也在发挥着重要作用。基于ANAMMOX细菌的氨氮转 化特点研制开发的ANAMMOX、SHARON-ANAMMOX、 CANON 等新兴的生物脱氮技术为生物脱氮领域带来了 技术革新，使人们能够逐步地摆脱传统脱氮工艺高成本、 高消耗的束缚，实现真正意义上的节能减排。
利用分子生物学方法对不同生态环境中厌 氧氨氧化细菌进行观察和鉴定，发现其多样性 有3个特点：
• (1) 所有已发现的anammox 细菌的16S rRNA 基 因序列与浮酶状菌( Planctomycetes) 的分支的 16S rRNA基因序列有很高的相似性; • (2) anammox 细菌广泛存在于自然和人工环境 中。
• (3) 不同的生态环境中，anammox 细菌会呈现 不同的分布和多样性。
存在这样的可能: 一种菌种倾向于一种单一的生存环境。 当前基于anammox 细菌16S rRNA 基因的种群多样性分析发现: 在厌氧海洋环境中只发现了类Candidutus “Scalindua”细菌的存 在；而Candidutus “Brocadia”、Candidatus “Kuenenia”、 Candidatus“Anammoxoglobus”倾向于在厌氧淡水等水体中生存。
细胞主要功能酶
• 亚硝酸盐还原酶( nitrite reductase，NIR) • 肼还原酶/肼水解酶( hydrazine hydrolase， HH) • 肼氧化酶( hydrazine oxidizing enzyme，HZO)
在污水处理工艺中的应用
• 传统的污水处理工艺采用硝化－反硝化作用，由于 利用的微生物和运行条件的不同，硝化和反硝化两 个过程在时间和空间上是分开的，或者是在不同条 件的反应器内进行。虽然这些传统工艺在废水生物 脱氮领域目前还起着主导作用，但这些工艺本身也 存在较多问题，如：工艺流程较长，占地面积大， 基建投资高; 由于硝化菌群增殖速度慢而难以维持 较高的生物浓度; 为维持较高的生物浓度及获得良 好的脱氮效果，系统必须同时进行污泥和硝化液回 流; 其抗冲击负荷能力较弱，高浓度NH 4+ 和NO 2- 废 水会抑制硝化菌生长；另外，硝化过程中产生的酸 度需要投加碱中和。这些措施既增加了运行的复杂 性和运行成本，又可能造成二次污染等。