厌氧氨氧化工艺
浅谈厌氧氨氧化及其工艺的研究
浅谈厌氧氨氧化及其工艺的研究摘要：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。
关键词：生物脱氮；厌氧氨氧化工艺；工程应用随着工农业生产的飞速发展和和生活水平的不断提高，人类活动对自然环境产生巨大影响，导致各类氮素化合物累积。
其中，水体氮素污染问题尤为严重。
新型生物脱氮技术按其生化反应原理可分为两类基本技术,一类是基于硝化一反硝化生化过程的新型生物脱氮工艺，另一类为基于厌氧氨氧化（ANAMMOX）反应的新型生物脱氮工艺。
1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）。
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。
2厌氧氨氧化原理厌氧氨氧化是指在厌氧条件下，厌氧氨氧化菌将NH4+和NO2－直接转变为N2。
厌氧氨氧化的化学计量关系如式1。
NH4++1.32NO2-+0.066HCO3-+0.12H+→1.0N2+0.26NO3-+0.066CH2O0.5N0.15+2.03H2O（式1）3厌氧氨氧化相关工艺3.1 ANAMMOX工艺ANAMMOX工艺是在缺氧条件下利用厌氧氨氧化菌，将废水中的NH4+和NO2－转化为N2的方法。
要实现厌氧氨氧化工艺，废水基质需含有NH4+与NO2-，而典型的废水中氮素主要以NH4+氧形态存在。
厌氧氨氧化工艺如何处理污水
厌氧氨氧化工艺如何处理污水1引言随着科技的迅速发展，工业化和城市化程度的不断提高，水体富营养化的问题日益严重, 使得水资源更加紧张•而氮是引起水体富营养化的主要因素•所以越来越多的国家和地区制定了氮排放标准•因此，研究开发经济、高效的脱氮技术已成为水污染控制工程领域的研究重点•生物处理法作为19世纪末废水处理新型技术，与物化处理法相比具有处理费用低，不会对环境造成二次污染等优点•因此，生物处理法至今已成为世界各国污水二、三级处理的主要手段•众所周知氮元素可在相应微生物的作用下转化成各种氧化态和化学形式(目前已知的生物氮循环途径如图1所示)，因此在污水生物脱氮处理中衍生了大量组合工艺•而厌氧氨氧化过程是目前最捷径的生物脱氮过程，因此被誉为最具前景的污水脱氮工艺•为了更好的将厌氧氨氧化工艺应用到实际规模中，本文着重对厌氧氨氧化菌的发现及其与污水处理中常见细菌的协同与竞争关系进行了详细的综述•旨在为厌氧氨氧化工艺在污水生物处理中的应用提供理论依据，并为今后厌氧氨氧化工艺的研究方向提出一些意见2厌氧氨氧化概述早在1976年，Broda预言在自然界中存在一种以N0-2或N0-3作为电子受体把NH+4氧化成N2的化能自养型细菌•直到1995年，Mulder等处理酵母废水的反硝化流化床反应器内发现了NH+4消失的现象，从而证实了厌氧氨氧化反应的存在厌氧氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation ，Anammox是在缺氧条件下以亚硝酸盐(NO-2)为电子受体将氨(NH+4)转化成氮气(N2)，同时伴随着以亚硝酸盐为电子供体固定CO2 并产生硝酸盐(NO-3)的生物过程•执行该过程的微生物称之为厌氧氨氧化菌(Anaerobic ammonium oxidation bacteria ，AAOB，其化学计量学方程式如下：1NH+4+1.32N0-2+0.066HC0-3+0.13H+T1.O2N2+O.26NO-3+O.O66CH2OO.5NO.15+2.O3H2O由于氨氧化细菌（Ammoniumoxidation bacteria , AOB可将氨氧化成亚硝酸盐，为AAOB提供基质，所以目前对厌氧氨氧化工艺的应用通常与短程硝化（亚硝化）联系在一起•图2为亚硝化-厌氧氨氧化工艺与传统的硝化-反硝化工艺的对比，通过对比可知亚硝化-厌氧氨氧化工艺具有如下优点：图2硝化-反硝化工艺与亚硝化-厌氧氨氧化工艺的比较①厌氧氨氧化在缺氧条件下进行，无需氧气的供应，可节省62.5%的能源消耗•②厌氧氨氧化以无机碳（CO2或HCO-3）为碳源，无需投加有机碳，大大节省了碳源•③亚硝化-厌氧氨氧化所产生的CO2与普通的硝化-反硝化系统相比减少90%.④AAOB生长缓慢、产率低，因此工艺剩余污泥量少，污泥处置费用低⑤厌氧氨氧化氮去除率及氮去除负荷较高，从而能够减少工艺占地面积，降低工艺基建成本•AAOB是一群分支很深的浮霉状菌.AAOB生长缓慢，在30~40 C条件下，其倍增时间为10~14 d，细胞产率为0.11 g（VSS）/g（NH+4），如果对培养条件进行优化，其倍增时间可缩短至4.8 d，甚至1.8 d.如表1所示为目前已发现的5属17种AnammoX S.相关研究表明，AAOB为地球氮循环做出了巨大贡献，目前已在自然环境和人工环境中发现了大量AAOB勺存在.其中厌氧的自然生态系统包括：海洋沉积物和海洋水体、淡水沉积物和淡水水体、红树林地区（以及陆地生态系统等.而在人工生态系统中包括：污水处理厂、海洋循环水产养殖系统、垃圾渗滤液处理系统.此外，人们以各种环境中发现的AAOB乍为基础，将其引入污水处理系统，循序渐进地对AAOE进行驯化培养以处理各类废水，包括实验室规模、中试规模及实际规模的污泥消化液、垃圾渗滤液、焦化废水、味精废水、养猪废水（以及制药废水等.表1目前已发现的5属17种AAOBITECOO*.I（値1 m^il NOi0 4 S mol MO5：+3- £ COD q 科矗.表1目前已发现的5g17#AAOBTable.1 The five genera and seventeen species of AAOB discovered to date属名种名电子供体电子受体规嘎反应器/自然坏境/水质温度rc PHGenBank 注册号文献Brocadia C and idatus BrocadiaanammoxidansNH\NCT2实际观複AF375994(StrciC and idatus BrocadiafuigidaNH+4/乙酸盐NO*2小试SBR（台成愿水）337・0~7.3 DQ459989(KarC and idatus BrocadiasinicaNH\NO*2小试腔胀床反应器30GQ175281(Hu$ C and idatus Brocad/abrasiliensisNH\NO*2小试SBR（合成废水）34-357.5GQ896513(ArauC and idatus BrocadiacaroliniensisNH\NO"2小试升流式反应器潴粪虑水）30(RotrKuenenia C and idatus KuenenstuttgartiensisNH\NO"2小试生物滤迪（污泥消化液）23-2677-8.4 AF375995(SchiScalindua C and idatus ScalinduabrodaeNH\NO*2实际规模生物转盘血圾渗滤液）22-25AY254882(SchiC and idatus ScalinduawagneriNH\NO'2实际观檯生物转盘（i立圾渗慮液）22-25AY254883(Schi C and idatus ScalinduasorokiniiNH\NO*2自然生态系统黒海次氧化层区域（92 m）10AY257181(KuyiEU478593~iv -aw T-aMnawvr vmnLT T：WBa rat) teaNH\iT<ur阿叔白海爼1 m）EU473625(WoeOHM208755C and idatus Scalindua NO-自然生态畦利油田NH*i55~757.3-8.1 -(Li ete sinooifieid2系统(1200-2000 m)HM208/SBGQ331139中国甫海3300■C and idatus ^cadndua NO-自然主态NH*i m、1900 m、2-4GQ331201(Honq zhenghei2系统1100 1153 m GQ12Q2-GQ331244黒海缺氧区上层C and idatus ScahnduaNH\NCT 自然生态l000m(a s=17.19)DQ368233(Fuch;rreftands/f系统2012)2000m[(r8-17.21)C and fdatus Scaiindua rjo'自然生态孺典AlsOeckih^ 十“(van diNH\15-187.0-8.0profunda2系统沉稅物at 20C and tdaius Jetten.'a rjo-上谎式序氧生物反(Tsusl 」ettenta NH\小试30*35DQ305513 a^atica2应器i台成废水｝2007}C and idatusAnammoxoglobus Anammoxoglobus丙酸NO-小试合咸废水）337.0-7.3 DQ3176Q1(Kartalpropionfcus盐C and idatusscr无纺布生物轉盘Anammoxoglobus NH\小试8-S.2[Liu et£!台成恵水｝su(fate注：CT羲示势密度•定文対在物理縛澤学中，把某压力下的淪体质绝热的移訪到标堆大气压下时，其所对应的密度值'厌氧氨氧化工艺是一种高效脱氮工艺，其最大氮负荷可达9.5 kg • m-3 • d-1 ,且处理污水成本只需0.75C = • kg-1，因此厌氧氨氧化是一种极具前景的生物处理工艺.但由于厌氧氨氧化至今未能获得纯培养，为了得到高纯度的AAOB目前只能用密度梯度离心的方法获得纯度为99.8%的AAOB因此对AAOB的研究仍受到很大的阻碍，这意味着对厌氧氨氧化工艺的应用及推广也会带来诸多难题.然而“在单个细胞水平上对基因组进行测序”的单细胞测序技术能够解决上述难题.因此对AAOB勺进一步了解有赖于单细胞测序技术的成熟应用.3 AAOB与其他微生物之间的关系在自然生态系统和人工生态系统中，AAOB不仅与环境有着密切的关系，而且与其他微生物也有着密切的关系.微生物之间的关系有种内和种间关系.其中AAOB勺种内关系主要体现在群体感应系统，而AAOB勺种间关系主要是与氨氧化菌、亚硝酸盐氧化菌、反硝化菌、厌氧甲烷氧化菌的合作与竞争关系.3.1 AAOB的种内关系（群体感应系统）群体感应作为一种通讯机制在微生物细胞之间普遍存在，它能够根据菌群密度和周围环境的变化来调节基因表达，从而控制菌群行为•由于AAOB至今未能得到纯培物，所以对AAOB群体感应的深入研究无从下手•但根据目前对AAOB勺研究来看，Ding等(Ding et al. ,2013)认为有3个现象可以推测厌氧氨氧化菌之间存在群体感应系统(1) 厌氧氨氧化活性存在密度依赖性•根据Strous等的研究发现，只有当AAOB细胞浓度大于1010〜1011 cell • mL-1时，AAO时具有厌氧氨氧化活性.(2) 目前认为AAOB属于革兰氏阴性细菌，而对于革兰氏阴性细菌的群体感应系统而言其自诱导物为N-乙酰化高丝氨酸内酯(N-acyl-homoserine lactones , AHLs)类化合物，主要用作种内"语言”，且对于革兰氏阴性菌中AHLs的合成来说，S-腺苷甲硫氨酸(S- adenosylmethionine , SAM和乙酰化载体蛋白(acyl-acyl carrier protein , acyl-ACP)是必要的生物分子.Strous 等利用宏基因组学技术对 C and idatus Kuenenia stuttgartiensis 的脂肪酸代谢基因组学信息进行了研究，发现其具有编码SAM和acyl-ACP的合成酶的相关基因，证明其具有自诱导物合成潜力.(3) De Clippeleir 等在研究长链高丝氨酸内酯对OLANDfc物膜中厌氧氨氧化速率的影响时发现，在OLAN［生物膜系统中，添加N-十二酰基高丝氨酸内酯(N-dodecanoyl homoserine lactone , C12-HSL)可以增强AAOB^性，而对AOB没有影响.C12-HSL 属于AHLs 中碳链较长的一种，其对革兰氏阴性细菌的自诱导起到关键的作用3.2 AAOB的种间关系3.2.1 AAOB的种间竞争关系目前已发现的AAOB有5属17种，根据目前对AAOB勺研究来说，除了用AAOB处理垃圾渗滤液的研究中发现 C and idatus Scalindua brodae 和C and idatus Scalindua wagneri有等量共存的现象，绝大多数情况下很少能发现两种AAOE在相同单一生境中等量共存的现象，这意味着AAOB勺确存在种间的竞争关系.不论在自然生态系统还是人工生态系统 C andidatus Brocadia 和C and idatus Kuenenia 都最为常见，现以该两种菌属为例讨论AAOB的种间竞争关系.图 3 C and idatus Kuenenia 与 C and idatus Brocadia 的竞争曲线van der Star等，用膜生物反应器富集AAOB寸发现，在富集过程中存在种群结构逐渐由原来的 C and idatus Brocadia 转变为C and idatus Kuenenia 的现象.他们认为 C and idatus Brocadia的繁殖策略属于r-策略，而C and idatus Kuenenia则属于K-策略.图3为 C and idatus Kuenenia 与 C and idatus Brocadia 的竞争曲线，其中 C and idatus Kuenenia 的亚硝酸盐半饱和常数KS=0.2〜0.3 mol • L-1，而C and idatus Brocadia 的亚硝酸盐半饱和常数KS~ 5 卩mol • L-1.因此C and idatus Kuenenia 较C and idatus Brocadia 生长缓慢，所以在底物浓度较低的情况下， C and idatus Kuenenia 占主导作用，相反在底物浓度较高的情况下， C and idatus Brocadia 占主导作用.因此，对于污水处理系统的高效运行来说，Cand idatus Brocadia可能是很好的选择.而对于处理低浓度废水 C and idatus Kuenenia则更为合适.3.2.2 AAOB与硝化菌的种间关系(1) AAOB与硝化菌基于底物协同作用AOB#氨氧化成亚硝酸盐，为AAOB提供基质，与此同时AAOB也为AOB去除有毒物质(亚硝酸盐).在自然生态系统中，AOE和AAOB经常共同生长在氧最小区域(oxygen minimumzones , OMZs).目前已在多处海洋的OMZs处发现AOB和AAOB勺存在，如智利北部OMZs发现AAOB且在同一地平线处的秘鲁OMZs中发现AOB如图4所示，为海洋生态系统中AAOB与其他微生物的竞争协同关系.据报道，在海洋50 m深处，AAOB的生物量(高达3000cell -mL-1)和多样性最高，而当深度达到300 m时，AAO啲生物量降低到450 cell -mL-1.这是因为深达300 m处的海洋极度缺氧，导致AOB不能生存，因此不能为AAOB提供充足的亚硝酸盐，所以在300 m深处AAOB活性丧失.同时在黑海的OMZs中也存在着AOB-AAOBT利共存的现象.图4海洋生态系统中AAOB与其他微生物的竞争协同作用示意图在人工生态系统中，CANON(completely autotrophic nitrogen removal over nitrite)工艺禾口OLAND(oxygen limited autotrophic nitrification and denitrification) 工艺结合AOB和AAOB进行脱氮.其原理为AOB首先将氨转化成亚硝酸盐，之后由AAOB各剩余的氨和AOB产生的亚硝酸盐转化成氮气.Sliekers 等研究表明AAOB不具备水解尿素的能力，因此AAOB不能以尿素作为氮源，但是AOB具有将尿素转化为氨氮的能力，因此在处理含尿素废水时，AOB不但能为AAOB提供亚硝酸盐，而且还能提供氨氮.AAOB和AOB的协同作用主要依赖氨和亚硝酸盐，其中亚硝酸盐占主导地位(2) AA0B与硝化菌空间协同作用空间协同作用主要存在于颗粒污泥和生物膜中，AAOB AOB NOB在颗粒污泥或生物膜中的位置主要由DO决定.因为AAOB对氧气极为敏感，耐氧能力极低，所以AOB通常长在颗粒污泥或生物膜的表层，而AAOE则长在内部、这是因为AOB可以消耗氧气为AAOB提供缺氧环境，同时还可以提供亚硝酸盐基质•对NOB进行检测发现其在颗粒污泥中的含量远低于AOB究其原因主要是在低氧环境下AOB对氧的亲和力比NOB要强•图5所示为AAOB与AOB的空间协同作用关系•图5 AAOB与AOB的空间协同作用示意图(背景为颗粒污泥切片荧光原位杂交(fluorescenee in situ hybridization , FISH)图片；其中AAOB探# AMX368用Cy3 标记(红色),AOB探针NSO190 NOS1225用Cy5 标记(蓝色),NOB探针Ntspa662、NIT1035 用Fluos 标记(绿色))(3) AAOB与硝化菌基于底物和DO的竞争作用AOB和AAOB都以氨作为基质，然而DO作为一个重要的影响因子可以决定系统中的优势菌种.由于AAOB^需氧气所以在缺氧条件下AAOB占主导作用•但这并不意味着AOB会在系统中消失，因为AOB有多种代谢方式，这有益于他们在不利的条件下生存(Boek et al.，1995).有趣的是，据报道Nitrosomonas europaea也可以按照厌氧氨氧化方式进行代谢，但其竞争基质的能力弱于AAOB(Sehmidt and.氧对厌氧氨氧化活性具有极强抑制作用.据Jetten等报道微量的溶解氧(>0.5%)就会抑制厌氧氨氧化过程.而Strous等研究表明，只有在充入惰性气体，将水中的溶解氧完全吹脱时，AAO时具备降解氨及亚硝酸盐的能力，也就是说只有在严格无氧的条件下才能检测到厌氧氨氧化活性，且该研究进一步表明，溶解氧抑制是可逆的.此外AAOB与AOB相比其倍增时间长且细胞产率低.以上这些说明，当AOB与AAOB在好氧条件下进行竞争，AOB会获得更多的基质和空间.3.2.3 AAOB与反硝化菌的种间关系(1)AAOB与反硝化菌基于底物的协同作用在自然生态系统中，如海洋表面，由于氧气比较充足，氨可被氧化为硝酸盐，在水的流动作用下硝酸盐被传输到海洋深处的缺氧区，在缺氧区反硝化菌可将硝酸盐还原成亚硝酸盐，为AAOE提供必要基质.为了衡量厌氧氨氧化作用对海洋氮循环的贡献大小，对格陵兰东、西海岸的沉积物、杜尔塞海湾的缺氧水体以及黑海水域做了相关研究•发现由厌氧氨氧化作用所产生的N2占总N2的量分别为：1%~35% 19%~35彌40%.在人工生态系统中，AAOB^以和反硝化菌共存.在以反硝化污泥当做种泥来启动厌氧氨氧化反应器研究中发现AAOB 和反硝化菌都以亚硝酸盐当做基质，但能够决定脱氮过程的主要因素是C/N比和TOC负荷.Tai等以硝化污泥和反硝化污泥当做种泥来富集厌氧氨氧化，结果表明用反硝化污泥富集的厌氧氨氧化活性较高(以联氨氧化活性表征约0.16卩mol • beed-1 • h-1)，说明AAOE和反硝化菌的协同作用要强于AOB.(2)AAOB与反硝化菌基于底物和有机物的竞争作用反硝化菌和AAOB都以亚硝酸盐作为基质，但反硝化菌的另一种基质有机物能够抑制厌氧氨氧化活性.当COD/NO-2-N比值较低时，以厌氧氨氧化方式去除氮的过程不会有显著的影响，甚至AAOB能够利用有机物作为基质.但当COD/NO-2-N比值较高时，亚硝酸盐将会被反硝化菌所利用，从而抑制AAOB值得注意的是反硝化菌是异养菌，其生长速率和细胞产量都比AAOB高，自养的AAOB逐渐被淘洗从而使厌氧氨氧化的脱氮能力降低，这意味着如果反应器一直在不利于AAOB勺条件下运行，反硝化菌的数量将会超过AAOB勺数量，而AAOB&整个菌群中的比例将会随之降低.但相关研究表明在少量有机物存在的条件下AAOB^以执行另一种代谢途径：利用有机物作为电子供体将硝酸盐还原为氨，即异化硝酸盐还原为氨(dissimilatory nitrate reduction to ammonia , DNRA).图6 所示为少量有机物存在条件下，AAOB^反硝化菌的竞争关系.图6有机物存在下AAOB与反硝化菌的竞争关系Guven等研究表明，有机酸能被AAOB专化，而对于丙酸来说，其消耗速率较高为0.8nmol • min-1 • mg protei n-1 ，而葡萄糖、甲酸、丙酸则对厌氧氨氧化的活性无明显影响.进一步研究发现AAOB以亚硝酸盐或硝酸盐作为电子受体的情况下可将丙酸转化为CO2.且对长达150 d系统中的微生物进行种群结构的分析发现AAOB数量和反硝化菌的数量并没有显著变化，这意味着AAOB与反硝化菌相比显示出对丙酸的竞争优势.在膜曝气生物膜系统中，当COD/N>2时，厌氧氨氧化活性降低，异养菌成为优势菌属.当COD高于300 mg • L-1时，厌氧氨氧化活性丧失，甚至从系统中消失.Molinuevo 等研究表明，当COD高于290mg • L-1时，厌氧氨氧化作用被反硝化作用所取代.如若发生上述这些情况，通常采用AAOB细胞固定化技术或额外投加AAOB勺方法来解决.3.2.4 AAOB与厌氧甲烷氧化菌的种间关系据报道氨、溶解性甲烷、亚硝酸盐(硝酸盐)通常共存于缺氧生态环境中•而根据化学计量反应式(1)(2)，吉布斯自由能变皆小于零，说明反应可自发正向进行，因此可以推测自然界中存在以N0-2和N0-3为电子受体的厌氧甲烷氧化过程•但经过长时间的调查和研究都未曾在自然界中寻其踪迹•直至1991年，Smith等利用原位自然梯度示踪实验在受污染的地下水环境中发现了厌氧甲烷氧化耦合反硝化的现象，但一直未能获得其富集培养物•直至2006年Raghoebarsing 等，用Twentekanaal河的缺氧沉积物作为接种污泥，在实验室条件下获得了以硝态氮作为电子受体的厌氧甲烷氧化富集培养物，并将该过程命名为反硝化型甲烷厌氧氧化(De nitrificati on-depe ndent an aerobic metha ne oxidati on ，DAMO).值得注意的是，当系统中同时存在NO-2和NO-3时，反硝化型厌氧甲烷氧化过程优先利用亚硝酸盐作为电子受体，因此又将该过程称为依赖亚硝酸盐型的厌氧甲烷氧化(n itrite-depe nde ntan aerobic metha ne oxidati on ，N-DAMO).SCH^+SNOj+SH* ->5CO2+4N2+14H2O(AG°^^765 kJ*nM1r l) (1)3CH4+KNO；+8ir-+3CO2+4N2+10ll2OkJunoL) (2)在自然生态系统中，N-DAMOfc要分布于淡水水域，且在淡水沉积物和淡水水域中也发现了AAOB勺存在，这是否能够说明N-DAMO^ AAOB可以在相同的生境下共存呢？通过对N-DAMC与AAOB勺生理学和生态学的研究表明，N-DAMO< AAOB艮可能在含有甲烷、氨、氮氧化物的缺氧生态环境中共存.Wang在研究水稻土(0~100 cm)中N-DAMC与AAOB勺共存和分布时发现N-DAMO^ AAOB 共存于水稻土中，且两者均在30~60 cm处分布较多.Yang等，对青藏高原的两个盐湖(盐度分别为32和84 g • L-1)的表层沉积物进行研究，发现N-DAMO^ AAOB可以共存于天然盐碱环境中.Zhu等，对湿地生态系统中的厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化作用进行了详细的综述，并推测淡水湿地非常适合AAOB和N-DAMO勺共同生长.在人工生态系统中，同样也发现了N-DAMO< AAOB共存的现象.Luesken等，以N-DAMO富集污泥(70%~80%作为种泥，在SBR反应器中进行N-DAMO^ AAOB勺混合培养.161 d后，混合培养物中N-DAMO^ AAOB勺数量各占50%左右，且该系统能有效的同步去除氨、溶解性甲烷及亚硝酸盐，其亚硝酸盐转化速率为0.1 kg • m-3 • d-1(17.2 mmol • d-1).而Zhu等，则以实际规模的厌氧氨氧化反应器中的颗粒污泥作为种泥，进行N-DAMO^ AAOB勺混合培养研究.研究表明AAOB颗粒污泥作为接种污泥进行N-DAMO^ AAOB勺混合培养是可行的.同时他们也证明了实际规模的厌氧氨氧化反应器中的N-DAMO^确为NO-2(或NO-3)及甲烷的去除做了贡献.关于N-DAMOf AAOB勺协同与竞争作用的机制研究较少.如图6所示，为AAOB^ N-DAMO的竞争与协同作用关系.从图中可以看出，N-DAMOf AAOB都在缺氧条件下生存且都以亚硝酸盐作为电子受体，即他们在同一个体系中共同竞争亚硝酸盐.且Jetten等表明如果系统中氨含量过高，则N-DAMO将会失去与AAOB勺竞争能力，这说明AAOB与N-DAMC相比具有更强的亚硝酸盐亲和能力.此外，N-DAMC反应过程中所产生的CO2可作为AAOB勺无机碳源，而当NO-2浓度较低时，AAOB反应过程中产生的NO-3也可作为N-DAMO勺电子受体.厌氧消化工艺的主要终产物为氨和甲烷•气相中的甲烷易被收集和纯化用作能源物质,但液相中的甲烷却很难被回收，尤其是在低温条件下•如果不对溶解性甲烷进行适当处理，其将会缓慢释放到空气中造成温室效应•因此N-DAMO与AAOB昆合培养技术用于处理厌氧消化工艺出水具有非常光明的前景.具体参见污水宝商城资料或更多相关技术文档。
亚硝化厌氧氨氧化工艺工艺流程
亚硝化厌氧氨氧化工艺工艺流程英文回答：The process of anoxic ammonium oxidation, also known as anaerobic ammonium oxidation (anammox), involves the conversion of ammonium (NH4+) and nitrite (NO2-) into nitrogen gas (N2) under anaerobic conditions. This process is carried out by a group of bacteria called anammox bacteria.The overall process can be summarized as follows:1. Anaerobic ammonium oxidation: In this step, anammox bacteria oxidize ammonium using nitrite as the electron acceptor. The reaction produces nitrogen gas and water as byproducts.2NH4+ + 2NO2→ N2 + 2H2O.2. Nitrite production: Nitrite is produced through thenitritation process, which involves the oxidation of ammonia (NH3) to nitrite (NO2-) by ammonia-oxidizing bacteria (AOB). This step is usually carried out in an aerobic environment.NH3 + 1.5O2 → NO2+ H2O + 2H+。
厌氧氨氧化工艺流程
厌氧氨氧化工艺流程 嘿，朋友！今天咱们来聊聊厌氧氨氧化工艺流程这神奇的玩意儿。 你知道吗，这厌氧氨氧化就像是一场微生物们的神秘舞会！在这个特别的舞台上，各种微生物可都有着自己独特的舞步和角色。
首先，污水就像一群乱哄哄的观众，涌入了这个舞台。而咱们的主角——厌氧氨氧化菌，它们可是有着神奇的本领。这些小家伙们能够在没有氧气的环境里欢快地工作，把氨氮和亚硝酸盐氮变成氮气，就像是把混乱的音符变成了美妙的乐章。
在这个过程中，水质、温度、酸碱度等等，都像是舞台的灯光和音效，稍有不对，这场舞会可就没法精彩进行啦！水质要是太差，就好像是舞台上布满了灰尘，让微生物们都没法好好跳舞；温度不合适呢，就像是给舞者们穿上了不合身的舞鞋，影响发挥；酸碱度不合适，那简直就是把舞台的节奏给打乱了。
然后，还有反应容器，这就像是舞台的场地。如果场地设计不合理，微生物们也没法尽情展示它们的本领。容器的大小、形状、材质，都得精心考虑，不然这场舞会可能会变得乱糟糟。
再说这工艺的控制，那可真是个精细活儿！就像指挥家掌控着整个交响乐团，得时刻关注着各个环节，不能有丝毫马虎。要是稍微放松一下，整个流程可能就会像跑调的歌曲一样，达不到理想的效果。 而且，这个工艺流程还需要不断地优化和改进。这就好比是给这场舞会不断升级，增加新的元素，让它变得更加精彩。
你说，要是咱们能把这厌氧氨氧化工艺流程掌握得炉火纯青，那得为污水处理带来多大的帮助啊！不仅能提高效率，还能节省成本，这难道不是一件超级棒的事情吗？
总之，厌氧氨氧化工艺流程就像是一场精心编排的舞蹈，每个环节都至关重要，只有各个部分都完美配合，才能跳出精彩的篇章，为我们的环境带来更多的美好。
厌氧氨氧化污水处理工艺
厌氧氨氧化污水处理工艺除COD外，水质控制的另一个重要指标是氮含量，传统的污水处理一般是硝化反硝化反硝化过程，需要额外的碳源和碱，不仅运行费用较高，而且还可能造成二次污染，影响脱氮处理效果。
随着科学技术的不断进步，人们逐渐开始关注新的生物脱氮技术，该项技术由于其具有独特的高效率、低消耗特点，厌氧氨氧化技术应运而生，并逐渐发展和应用。
1、厌氧氨氧化反应机理据相关学者调查研究表明，厌氧氨氧化技术主要是指在厌氧环境下，将亚硝酸氮(NO2-N)作为电子受体，将氨氮(NH4+N)作为电子供体，然后在将HCO3-和CO2作为碳源，利用厌氧氨氧化菌将氨氮氧化成氮气(N2)的一个过程。
在此过程中，势必会生成一定量的羟氨(NH2OH)和联氨(N2H4)，所以还应该对该过程进行不断地提升和完善，具体的反应公式如下：根据以上的反应方程公式，我们可以得出厌氧氨氧化技术的原理：在厌氧氨氧化反应中会消耗一定量的HCO3-和CO2，而没有增加额外的碳源，这样不仅能有效地实现节约成本，而且还可以有效防止反应中产生的两种污染;反应过程产生几乎没有N2O，可以有效地避免传统的温室气体排放造成的脱氮;生产碱的反应过程为零，无需添加中和试剂，更环保。
此外，该技术还具有泥生产少、节省耗氧量等优点，具有可持续开发利用的意义。
2、厌氧氨氧化污水处理工艺2.1亚硝化厌氧氨氧化工艺厌氧氨氧化是污水处理中最常用的氧氨氧化工艺之一。
在废水处理过程中，主要分为两个阶段，两个阶段分别在不同的容器中进行。
第一个是硝化阶段，将对氨氮转化为亚硝酸盐氨污水50%，厌氧氨氧化二阶段，对污水中残余元素氨和氮元素厌氧氨氧化反应的亚硝酸盐氮转化为生产，从而达到去除氨氮的目的。
亚硝化-厌氧氨氧化工艺具有四大优势，首先是通过硝化和厌氧氨氧化过程中会产生亚硝氨，这种物质是一种碱性物质，与厌氧水产生一定的碳酸氢盐，从而实现酸碱中和，它可以帮助实现水的酸碱平衡，然后硝化厌氧氨氧化废水处理，由于在不同的容器中的反应过程，和在不同环境下的反应容器，功能菌提供了自身成长更合适的环境，这是水可以减少物质对厌氧氨氧化菌的抑制作用。
厌氧氨氧化(ANAMMOX)工艺介绍29页PPT
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45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
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厌氧氨氧化(ANAMMOX)工 艺介绍
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺研究进展
短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺研究进展短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺研究进展近年来，随着环境保护意识的提高和水污染问题的日趋严重，废水处理技术也在不断地发展和创新。
其中，短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺成为研究的热点之一。
本文将对短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺的研究进展进行探讨。
短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺是一种将反硝化与厌氧氨氧化过程结合起来，通过控制氮素代谢过程中的微生物群落来实现高效去除污水中的氮化物。
该工艺能够将废水中的氨氮直接转化为氮气排放，从而有效地解决氮污染问题。
短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺相比传统的硝化-反硝化工艺具有能耗低、操作简便、处理效率高等优点。
因此，越来越多的研究者开始对该工艺进行深入研究。
短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺的核心是微生物群落的调控。
通过优化微生物群落的构成和比例，可以实现废水的高效去氮。
研究者们发现，在艳菌门、硝化细菌门和厌氧氨氧化细菌门等微生物群落中的种类和数量的变化会直接影响工艺的去氮效果。
因此，通过筛选和培养适宜的微生物群落，可以进一步优化短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺。
另外，研究者们还通过改变不同水质条件下的操作参数，来探索最佳的反应条件。
例如，影响微生物群落组成的温度、pH值、厌氧/好氧时间比等。
经过多次实践和优化，研究者们逐步确定了最佳的操作参数范围，以实现高效去氮。
此外，新型材料的应用也成为短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺研究的一个重要方向。
例如，纳米材料的引入可以增加微生物固定的表面积，从而提高去氮效率。
此外，微生物固定化技术的应用也可以增强微生物活性，降低不良环境对微生物活性的影响。
最后值得一提的是，工艺的运行与控制也非常关键。
合理控制厌氧、好氧周期，坚持稳定操作，能够有效改善工艺的运行效果。
定期测量关键参数如溶解氧、氨氮、硝氮等浓度，及时调整操作以保持良好的去氮效果。
总而言之，短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺因其高效、低能耗的特点在废水处理领域得到了广泛的研究和应用。
厌氧氨氧化污水处理工艺及其实际应用研究进展
厌氧氨氧化污水处理工艺及其实际应用研究进展厌氧氨氧化（ANA）污水处理工艺是一种近年来备受关注的新型生物处理技术，它能够高效稳定地去除氨氮和有机物质，同时产生少量的污泥。
ANA工艺适用于高氨氮废水的处理，如畜禽养殖废水、污水厂尾水等。
本文将对厌氧氨氧化污水处理工艺的原理、优势及其在实际应用中的研究进展进行综述。
厌氧氨氧化是一种厌氧微生物处理技术，其核心反应是厌氧氨氧化细菌（ANAOB）将氨氮氧化为亚硝酸盐。
这一反应利用了ANAOB与厌氧硝化细菌（ANAMMOX）的协同作用完成，其中ANAOB在氧化过程中产生的亚硝酸盐可被ANAMMOX菌利用产生氮气，从而将氨氮去除。
与传统的好氧氨氧化-硝化反硝化工艺相比，ANA工艺的优势主要表现在以下几个方面：1. 节约能源与减少污泥产生：厌氧氨氧化过程无需供氧，因此能够节约大量的能源。
而且ANA工艺产生的污泥量只有传统工艺的十分之一左右，有助于减少后续的污泥处理成本。
2. 适用性广泛：ANA工艺对氨氮浓度的要求较低，适用于高氨氮废水的处理。
对于一些容易降解的有机物质，ANA工艺也具有一定的降解能力。
3. 反应器体积小：由于ANA工艺无需提供氧气，因此反应器体积相对较小，有利于降低设备占地面积。
在实际应用方面，厌氧氨氧化污水处理工艺已经取得了一些重要的研究进展。
对于ANAOB的筛选与富集方法进行了深入的研究。
通过不断优化培养基配方、调节环境条件等手段，已经成功地从自然环境中分离出了多种高效的ANAOB。
对ANA工艺中关键环节的优化也得到了大量的研究。
针对ANAOB和ANAMMOX菌种的共培养方法、反应器操作参数的调节等，研究人员不断探索优化ANA工艺效果的可能途径。
一些工程应用示范项目也开始建设，借助厌氧氨氧化工艺对实际废水进行处理和改造。
这些示范项目的建设和运行将为厌氧氨氧化污水处理工艺的推广应用提供有力支撑。
厌氧氨氧化-CANON工艺
C A NO N 厌氧氨氧化工艺刘嘉豪（给排水1201班 U201215903）关键词：脱氮；厌氧氨氧化；短程硝化；CANON工艺；发展状况1 工艺背景近年来，随着人口的增长以及工业的急剧发展，水体富营养问题日益突出，脱氮除磷已成为污水处理的重要部分。
传统生物脱氮通常采用的是硝化-反硝化工艺，其不可持续的特点已经日益凸显。
首先，为了将氨氮转化为硝氮，需要提供氧气，耗费大量电能; 其次，城市污水中的碳源( 有机物) 往往不足，为提供反硝化过程所需足够的碳源，往往需要外投碳源( 如甲醇或乙酸等) ，这提高了运行成本，同时也增加了CO2排放量。
由于水处理的急切性和重要性，现今普遍采用的生物脱氮法也在不断被创新改进。
随着厌氧氨氧化菌( AnAOB)的发现，基于亚硝酸盐的短程硝化反硝化( short-cutnitrification-denitrification ) 技术随即被发现，之后，基于短程硝化原理的CANON工艺( Completely autotrophic ammonium removal over nitrite) ,即生物膜内自养脱氮工艺被研究出来并逐渐被广泛使用。
一般来说，CANON 工艺指的是在单个反应器内限制曝气条件下，利用好氧氨氧化菌( AOB) 和厌氧氨氧化菌( AnAOB) 的协同作用来去除废水中的氨氮。
由于此工艺相对传统工艺的诸多优点，必将在脱氮处理中占据越来越重要的位置，故此，本文以CANON工艺的基本原理为重点来进行介绍。
2 工艺基本原理2．1 短程硝化污废水中氮大多以氨氮形式存在，而厌氧氨氧化菌的基质除了氨以外，还有亚硝酸盐，因此厌氧氨氧化通常需与短程硝化联用，以达到去除废水中氨氮的目的。
AOB（氨氧化菌）和NOB（亚硝酸氧化菌）在自然或人工环境中通常呈共生关系;且在硝化反应的两个步骤中，氨氧化(NH+4→NO－2)通常是限速步骤(反应速率较慢的一步)．亚硝酸盐通常难以积累．但是，在一些特定环境条件下，仍可观察到亚硝酸盐的积累。
厌氧氨氧化技术在沼液处理中的应用论述
厌氧氨氧化技术在沼液处理中的应用论述摘要：餐厨垃圾、厨余垃圾、市政污泥等有机固废，在厌氧发酵处理后会产生高氮沼液。
通常采用硝化反硝化工艺对沼液脱氮处理后，符合三级排放标准后才可纳管排放。
但实际运营过程中，硝化反硝化工艺需要外加碳源，导致运营成本高。
厌氧氨氧化技术具有短程脱氮特点，无需外加碳源，可以降低运营成本。
关键词：氨氧化 SNAD 沼液1 厌氧氨氧化技术介绍1.1“两级SNAD+OAO+MBR”工艺路线有机固废经过厌氧消化后产业的沼液先经过混凝沉淀预处理再进入SNAD工艺系统【1】，SNAD工艺是利用亚硝化菌、厌氧氨氧化（Anammox）菌与反硝化菌在一定条件下可混合共生，实现同步亚硝化、Anammox与反硝化高效去除水中的总氮。
COD通过生物菌在好氧、厌氧环境下共同作用消除。
因SNAD工艺出水仍残留部分氮及COD污染物，可通过后置OAO工艺进一步去除，同时为进一步保障出水水质，在OAO系统的后端O池内设置有MBR膜组，当生物池水质较差时启用MBR，当生物池水质可以直接达标时，停用MBR，出水经过沉淀池排放。
1.2SNAD工艺的原理沼液处理主工艺采用SNAD（Simultaneous partial Nitrification，Anammox and Denitrification）工艺，该工艺同时包含亚硝化、厌氧氨氧化和反硝化反应【2】。
SNAD工艺是在短程硝化、ANAMMOX以及CANON等新型生物脱氮技术的基础上为解决低C/N污水的同时脱氮除碳而发展起来的。
该工艺利用AOB （氨氧化菌）、AMX（厌氧氨氧化菌）和DNB（反硝化菌）的协同作用实现在一个反应器中COD和NH4+-N的同时去除，其微生物作用原理为：首先，AOB在好氧区将部分NH4+-N氧化为NO2--N，消耗DO为AMX和DNB创造厌氧条件，同时产生二者所需要的反应基质NO2--N，如公式(1.2)所示；其次，由于NO2--N与AMX的亲和力高于DNB，因此AMX可优先利用NO2--N和剩余的NH4+-N反应生成N2和少量NO3--N，如公式所示；最后，DNB在有机碳源存在的条件下将ANAMMOX反应生成的NO3--N进一步转化为N2排出，如公式(1.3)所示（有机碳源以乙酸计）。