厌氧氨氧化生物脱氮理论与技术进展

厌氧氨氧化生物脱氮理论与技术进展摘要:厌氧氨氧化(anaerobic ammonia oxidation，anammox或anammox)是一种全新的污水生物脱氮技术，与传统污水生物脱氮技术相比具有需氧量低、运行费用低和无需外加碳源等优点[1]。在国外特别是荷兰的delft技术大学已有多位研究者对厌氧氨氧化工艺的运行条件以及其中新发现的anammox菌进行了多方面的研究。本文重点对厌氧氨氧化的生物脱氮理论以及当今其技术进展进行

介绍，同时指出以厌氧氨氧化为核心的生物脱氮技术应用于生活污水脱氮的优势与可行性。

关键字：部分硝化；厌氧氨氧化；生物脱氮；生活污水

abstract: anaerobic ammonia oxidation, also called anammox or anammox, is a new domestic sewage biological nitrogen removal technology. compared with traditional domestic sewage biological nitrogen removal technology, it is of advantages of low oxygen demand, low running costs and no need for external carbon source. abroad, especially in the delft technology university of netherlands, many researchers has made multiple researches on the operating conditions of anammox technology and the newly discovered anammox bacteria. this articlefocuses on the introduction to the theories of biological nitrogen removal of anammox and its its technical progress in today, as well as the advantages and feasibility

of applying biological nitrogen removal technology with core of anammox in domestic sewage nitrogen removal.

key words: partial nitrification; anammox; biological nitrogen removal; domestic sewage

中图分类号：tq352.63 文献标识码：a文章编号：2095-2104（2012）

anammox的发现

1977年，broda根据自由能的变化，预言自然界中存在着能催化亚硝酸和硝酸氧化氨的细菌，认为它们是隐藏于自然界的自养型细菌。然而，在broada预言后的十多年中，人们仍未发现这种细菌。

20世纪80年代末，荷兰delft工业大学在运行三级生物脱氮流化床反应器时发现了未知氮的消失，经过3年的重复，确证了该现象，称之为anaerobic ammonic oxidation，从而证实了broad的预言[2]。

anammox的作用机理

目前, 国内外关于anammox 机理的文献报道，主要是基于graaf、mark 和jetten 等的实验研究。而国内全面报道anammox 机理的文献较少, 所以有必要对anammox 机理作详细论述[3]。

以亚硝酸盐作为氧化剂将氨氧化成氮气；或以氨作为电子供体将亚硝酸盐还原成氮气的生物反应，称为厌氧氨氧化（anaerobic ammonia oxidation，anammox或anammox）。能够进行厌氧氨氧化

的微生物，称为厌氧氨氧化菌[4]。anammox的反应式如下：nh4+1.31no2-+0.066hco3-+0.13h+1.02n2+0.26no3-+0.066ch2 o0.5n0.15+2.03h2o

厌氧氨氧化是一个全新的生物反应，与硝化作用相比，它以亚硝酸盐取代氧，改变了末端电子受体；与反硝化作用相比，它以氨取代有机物，改变了电子供体。在厌氧氨氧化被发现以前，把氨氧化为氮气仅仅是反应热力学上的一种预测，如今这种预测已变成现实（jetten,et al.,1997）。

graaf 等通过15n 示踪实验, 提出了anammox可能代谢途径。如图1所示[5]：

anammox的研究现状

目前，对于anammox 技术的研究，国内外差距较大，国外已经在实际工程中得到应用。荷兰delft university 于2002 年6月, 在荷兰鹿特丹南部建成了世界上第一个anammox 反应器并投入了

生产。而我国尚处在实验室研究阶段, 主要集中在anammox 反应器的启动、影响因素及微生物特性等3个方面[3]。

anammox 反应器的启动

目前, 国内对anammox 反应器的启动研究较多，文献报道采用的反应器类型主要有:：升流式厌氧污泥床(uasb) 、序批式反应器( sbr) 、序批式生物膜反应器( sbbr)及膨胀颗粒污泥流化床

( egsb)。采用的接种污泥主要有：好氧污泥、好氧硝化污泥、厌氧污泥、厌氧颗粒污泥、厌氧硝化污泥、厌氧颗粒污泥和好氧污泥

的混合污泥等。试验用水主要为人工配水、垃圾渗滤混合液、生活污水及焦化废水等[6]。

anammox的影响因素

温度对厌氧氨氧化的影响

温度是影响细菌生长和代谢的重要环境因素之一。郑平等人[6]的分批实验结果表明厌氧氨氧化反应的适宜温度为030°c; 当温度 40°c 时, 厌氧氨氧化细菌的活性急剧下降。dosta 等人在18°c 下利用sbr 反应器启动了厌氧氨氧化, 说明厌氧氨氧化工艺在中低温下也有可能启动。

溶解氧对厌氧氨氧化的影响

溶解氧是影响厌氧氨氧化反应的一个重要因素。厌氧氨氧化被证实是个典型的严格厌氧反应。strous 等通过在2%、1%、0.5%和0%(不断地充入氩气)的氧饱和浓度下的连续实验发现, 在溶氧浓度为2%、1%和0.5%的实验组里, 没有发现nh4+被氧化, 只有0%的氧气饱和浓度的实验组, 即严格厌氧的情况, 才出现氨氮和亚氮的同时减少。说明厌氧氨氧化对溶氧非常敏感, 只能在严格厌氧的条件下进行, 当溶氧浓度大于2μmol/l 就会对它产生可逆抑制作用。

ph 对厌氧氨氧化的影响

ph也是厌氧氨氧化过程的一个重要影响因素。国内外很多学者就ph 对厌氧氨氧化的影响进行了研究。有文献报道的厌氧氨氧化反应适宜的ph 范围为6.78.3, 最大反应速率出现在8.0 左右。郑