厌氧氨氧化英文文章23
厌氧氨氧化 碱度消耗
厌氧氨氧化与碱度消耗一、概述厌氧氨氧化是指在厌氧条件下，微生物将氨氮和亚硝酸盐转化为氮气的过程。
这一过程被广泛应用于污水处理、生物脱氮等领域。
然而，厌氧氨氧化过程中会消耗大量的碱度，主要是碳酸氢盐碱度（HCO₃-）和重碳酸盐碱度（CO₃²⁻）。
因此，了解碱度消耗的机制和影响因素对于优化厌氧氨氧化工艺的运行具有重要的实际意义。
二、厌氧氨氧化原理厌氧氨氧化是在厌氧条件下，微生物催化将氨氮和亚硝酸盐转化为氮气的过程，同时产生能量和新的细胞物质。
这个反应过程中，1mol的氨氮和亚硝酸盐转化成氮气需要消耗0.44mol的碳酸氢盐碱度和0.03mol的重碳酸盐碱度。
三、碱度消耗在厌氧氨氧化过程中，碳酸氢盐碱度和重碳酸盐碱度被大量消耗。
碳酸氢盐碱度主要用于中和反应中产生的H⁺，保持反应体系的pH稳定。
重碳酸盐碱度则主要用于提供反应所需的CO₂。
四、影响碱度消耗的因素1.反应底物浓度：反应底物浓度越高，同等条件下消耗的碱度就越多。
2.反应温度：温度升高时，反应速率加快，同等条件下消耗的碱度也会相应增加。
3.微生物活性：微生物活性越高，同等条件下消耗的碱度也会越多。
4.pH值：pH值对反应平衡和微生物活性有重要影响，进而影响碱度消耗。
在一定范围内，适当提高pH值可以促进厌氧氨氧化反应的进行，但pH值过高或过低都会对微生物活性产生不利影响。
5.有机物浓度：有机物浓度的增加可能会对厌氧氨氧化细菌产生抑制作用，从而影响碱度消耗。
6.游离氨（FA）和游离亚硝酸盐（FNA）浓度：游离氨和游离亚硝酸盐浓度的增加会对厌氧氨氧化细菌产生抑制作用，从而影响碱度消耗。
7.反应器类型与设计：不同类型的反应器（如完全混合反应器、序批式反应器等）和不同的设计参数（如水力停留时间、污泥龄等）也会对碱度消耗产生影响。
8.进水水质：进水中的有毒物质、重金属离子等可能会对厌氧氨氧化细菌产生抑制作用，从而影响碱度消耗。
9.运行参数：运行参数如温度、pH值、溶解氧等也会对碱度消耗产生影响。
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。
基于厌氧氨氧化反应的污水处理工艺探究
研 究·RESEARCH72基于厌氧氨氧化反应的污水处理工艺探究文_沈东 湛江市生态环境局廉江分局摘要：本研究主要从厌氧氨氧化菌出发，分析基于厌氧氨氧化反应的污水处理工艺，确定其关键技术及核心要素,望在一定程度上提升城市污水处理效果，全面推动城市生态化建设。
关键词：厌氧氨氧化菌；城市污水；处理工艺；关键要素Research on Wastewater Treatment Process Based on Anammox ReactionSHEN Dong[ Abstract ] This study mainly starts from anammoxidation bacteria, analyzes the wastewater treatment process based on anaerobic ammonia oxidation reaction, determines its key technology and core elements, hopes to improve the effect of urban sewage treatment to a certain extent and promote the construction of urban ecology.[ Key words ] anammox; municipal wastewater; treatment process; key elements厌氧氨氧化反应主要是在厌氧或缺氧条件下通过厌氧氨氧化菌氧化NH4+-N为氮气的过程，能够高效处理城市污水中的氨氮化合物，从根本上提升废水脱氮效率，已经成为新时期人们关注的焦点。
尤其是在污水处理厂工艺设计时，借助厌氧氨氧化反应能够有效降低成本投入，使废水脱氮后的各项指标达到排放标准，具有较高的研究意义和应用价值。
1 厌氧氨氧化反应概述1.1 微生物概况厌氧氨氧化菌主要生存在湖泊沉积物、油田、海洋等环境中，能够通过生物反应有效处理海洋、湖泊、河流等中的氮化物，保证水生态满足生物生活和生长需求，对水质净化及处理具有非常积极的作用，脱氮贡献率详见表1。
厌氧氨氧化菌好氧代谢特性的研究_郑平
浙江大学学报(农业与生命科学版) 26(5):521～526,2000Journal of Zhejiang Un iversity (Ag ric.&Life Sci.) 收稿日期:1999-03-26基金项目:国家自然科学基金资助项目(59678024)作者简介:郑平(1962-),男,浙江金华人,教授,博士生导师,从事环境工程和环境微生物研究.文章编号:1008-9209(2000)05-0521-06厌氧氨氧化菌好氧代谢特性的研究郑平,胡宝兰,徐向阳(浙江大学环境工程系,浙江杭州310029)摘 要:将取自厌氧氨氧化反应器的混培物与N itros omonas europaea 和取自常规硝化反应器的混培物所作的比较研究表明,厌氧氨氧化菌混培物能利用氨和羟胺为基质消耗氧;也能将基质氨和羟胺转化为亚硝酸;抑制氨氧化的抑制剂烯丙基硫脲和联氨可抑制厌氧氨氧化菌对氨的氧化.厌氧氨氧化菌与好氧氨氧化菌,特别是两种混培物之间,具有许多共性.关 键 词:氨;厌氧氨氧化;硝化中图分类号:Q 935 文献标识码:AZ HEN G Ping ,HU Bao-la n,X U Xiang-ya ng (Dept .of Environmental Engineering ,Zhejiang Univ .,Hangzhou 310029,China )Aerobic metabolism of mixed culture of ammonia oxidation .J o urnal o f Zhejiang U niv er sity (Ag ric.&Life Sci.),2000,26(5):521～526Abstract :Denitrificatio n with ammo nia a s electr on do nor is a new micro bial reactio n,named ana ero bic a mmonia oxidatio n .Th e cha racteristics o f mix ed cultur e fro m a n a nae robic a mmonia oxidatio n r eac to r a re com par ed w ith tho se of N itrosomonas europaea and tho se of mix ed cultur e fro m a nitrification r eac-to r ,r espectiv ely .The mix ed culture fro m the a naer obic ammo nia o xida tio n r eactor is capable o f me ta b-o lizing a mmonia a nd hydr ox ylamine a ero bica lly a nd co nv er ting th em to nitrite .The co nv er sion o f am-mo nia and hy drox y lamine is inhibited by ally thio urea (an inhibito r of a mmonia ox idation )a nd hydr azine (an inhibito r o f hydro x ylamine ox idation).Key words :am monia ;ana ero bic a mmonia o xida tio n ;nitrification 随着氮素污染的加剧和人们环境意识的增强,除氮技术,特别是生物脱氮技术的研究和开发引起了人们的关注[1].氨是主要的氮素污染物,通常采用硝化-反硝化工艺控制[2].在硝化反应中,氨先被氨氧化菌氧化成亚硝酸,继而再被亚硝酸氧化菌氧化成硝酸.由于硝化细菌是好氧性细菌,因此硝化反应一般在有氧的环境中进行[3].在反硝化反应中,硝酸(经过亚硝酸、NO ,N 2O )被反硝化细菌还原为氮气.反硝化细菌是呼吸型细菌,广泛分布于多个属和生理群中[4].多数反硝化菌只有在缺氧条件下才能进行反硝化反应[5]. 在脱氮流化床反应器中发现,氨也可在缺氧条件下消失.由于氨的消失与硝酸的消失同时发生且成正相关,故认为反应器内存在如下反应: 5N H 4++3NO 3-4N 2+9H 2O +2H + ΔG 0′=-1483.5k J /反应该反应是一个释能反应,理论上可为细菌的生长提供能量.据此,Mulder等人推测,发生于脱氮流化床反应器内的氨消失是细菌将氨用作电子供体还原硝酸所致,并把这个以氨为电子供体的反硝化反应称为厌氧氨氧化(Anaerobic Ammo nia Oxidatio n)[6].不久,Van de Graaf等人[7]证实,厌氧氨氧化是一个微生物反应,反应产物为氮气;认为厌氧氨氧化不可能是已知的好氧氨氧化菌的活性,也即是一个新的微生物反应. 但是,作者在运试厌氧氨氧化流化床反应器的过程中发现,操作不当而使该反应器充氧后,厌氧氨氧化菌能将氨氧化成亚硝酸.这个现象不仅表明,氧对厌氧氨氧化反应有很大的影响;同时也说明,在好氧状态下,厌氧氨氧化混培物具有通常的好氧氨氧化能力.比较研究厌氧氨氧化菌与好氧氨氧化菌的好氧代谢特性,将有助于探明这一生物反应的微生物学机理,也可为其开发利用提供依据.1 材料与方法1.1 氨氧化菌培养物1.1.1 氨氧化菌纯培物 供试菌株N itro-somonas europaea LM D86.25,由荷兰代尔夫特大学提供.培养基的组成为:酚红0.05mg; (N H4)2SO42.64g;Mg SO40.04g;KH2PO4 0.2g;微量元素溶液(EDTA50g;ZnSO4 7H2O2.2g;Co Cl26H2O1.61g;M nCl24H2O 5.06g;CuSO45H2O1.57g;(N H4)6Mo7O24 4H2O 1.10g;CaCl22H2O 5.54g;FeSO4 7H2O4.99g;H2O1000m L),2m L.用配有pH和溶解氧控制装置的Appliko n发酵罐(2 L,400r/min,30%空气饱和度,发酵罐包裹黑布以消除光的影响)连续培养.接种量为10% (V/V),培养温度为30℃,稀释率为0.01h-1,恒化器p H用 1.8mo l/L Na HCO3调节至7.8.培养10d后,取400m L培养液,离心(10000×g)分离细胞.由于培养物中含有无机沉淀物,用蒸馏水悬浮冲洗3次.1.1.2 硝化菌混培物 供试硝化菌混培物取至实验室硝化反应器.在将其用于培养试验前,先用蒸馏水冲洗3次,以去除残留的基质.1.1.3 厌氧氨氧化菌混培物 供试厌氧氨氧化菌混培物取自生物脱氮流化床反应器.在将其用于培养试验前,也用蒸馏水冲洗3次,以去除残留的基质.1.2 细胞活性测定1.2.1 氧吸收试验 细胞的氧吸收试验置于恒温(30℃)密闭小室中进行.小室中加入4 m L空气饱和的无机盐培养基(30℃时的DO 值为0.24m mol/L)和适量的氨氧化菌培养物.用Cla rk型氧电极(Yellow Spring s Instru-ments,O H,U SA)密封小室.将基质注入测定小室后,连续搅拌,并测定溶解氧浓度.1.2.2 基质转化试验 试验采用500m L 三角瓶摇床(200r/min,30℃)培养.三角瓶中加入160m L培养基,20m L磷酸缓冲液,及20 m L接种物,以(N H4)2SO4作为基质,使其终浓度为5m mol/L,pH7.8.每组试验设两个重复.定期测定基质和产物浓度.1.3 分析测定方法1.3.1 氨 水杨酸-次氯酸盐光度法[8].1.3.2 亚硝酸盐 N-(1-萘基)-乙二胺光度法[8].1.3.3 羟 胺 羟基喹啉光度法[9].1.3.4 联 氨 二甲基氨苯醛光度法[10]. 1.3.5 细胞干重 用硝基纤维(0.45μm, Gelm an Sciece,USA)过滤,由于培养物中含有无机沉淀物,用蒸馏水悬浮冲洗3次,60℃下烘至恒重.1.3.6 总固体(TS) 60℃下烘至恒重(24h).1.3.7 挥发性固体(V S)600℃下灼烧1h. 2 结 果2.1 氨氧化菌培养物的耗氧特性 如前所述,氨氧化菌是好氧性细菌,氨氧化反应一般在有氧的环境中进行[11]: N H4++ 1.5O2NO2-+2H++H2O(1) 根据反应式(1),氨与氧之比为1.5.在氧吸收试验(表1)中,氨的初始浓度为0.1 mm ol/L,Nitrosomonas europaea(典型的氨氧522 浙江大学学报(农业与生命科学版) 第26卷 化菌)纯培物消耗0.162m mol /L 溶解氧,扣除其内源呼吸的溶解氧消耗量0.009mmo l /L ,基质耗氧量为0.153m mol /L,消耗的氨与溶解氧之比为 1.53,与反应式(1)的理论值及有关报道[12]相符.供试硝化菌混培物的内源呼吸强度与Nitrosomonas europaea 纯培物相当,但总呼吸强度较弱,在测定时间范围内,基质耗氧量约为纯培物的一半.值得注意的是,厌氧氨氧化菌混培物也有与硝化菌混培物相近的基质耗氧量.在以氨为基质的整个氧吸收试验(图1)中,厌氧氨氧化菌混培物的耗氧特性与硝化菌混培物十分相似. 表1 氨氧化菌培养物的耗氧状况(基质为氨)1)Table 1 Oxygen consu mption by three cultures of amm onia oxidizers with ammonia as s ubs trate培养时间/min溶解氧/mmol L -1N itros omonas europaea 2)内源呼吸(t 0)总呼吸(t 1)基质耗氧(t 0-t 1)硝化菌混培物3)内源呼吸(t 0)总呼吸(t 1)基质耗氧(t 0-t 1)厌氧氨氧化菌混培物3)内源呼吸(t 0)总呼吸(t 1)基质耗氧(t 0-t 1)00.2400.2400 0.2400.2400 0.2400.2400 10.2390.2010.0380.2390.2270.0120.2380.2280.01020.2370.1540.0830.2380.2110.0270.2360.2130.02330.2360.1020.1340.2370.1950.0420.2350.1970.03840.2340.0880.1460.2360.1850.0510.2330.1800.05350.2330.0840.1490.2350.1690.0660.2310.1660.06560.2310.0780.1530.2340.1560.0780.2300.1480.082 注:1)氨浓度为0.1mmol /L;2)Nitros omonas europ aea 浓度为0.25g 干细胞/L;3)氨氧化菌混培物浓度为0.25gV S/L.图1 三种氨氧化菌培养物的耗氧特性比较(基质为氨)Fig.1 Oxygen cons umption by three cultures of am-monia oxidizers w ith ammonia as sub strate 根据现有的知识,氨氧化菌对氨的转化过程为[13]: N H 3N H 2O H (NO)NO 2- 羟胺是氨氧化为亚硝酸的中间产物.羟胺的氧化反应为[14]: N H 2O H +H 2ONO 2-+5H ++4e -(2)根据反应式(2),羟胺与氧之比为 1. 在以羟胺为基质的氧吸收试验(表2)中,羟胺的初始浓度为0.1mmo l /L,N itrosomonas europaea 纯培物消耗的羟胺与溶解氧之比为0.98,与反应式(2)的理论值及有关报道[12]相吻合.供试硝化菌和厌氧氨氧化菌混培物的呼表2 氨氧化菌培养物的耗氧状况(基质为羟胺)1)Table 2 Oxygen cons umption by th ree cu ltures of am monia oxidizers with h ydroxylamine as s ubs trate 培养时间/min溶解氧/mmol L -1N itros omonas europaea 2)内源呼吸(t 0)总呼吸(t 1)基质耗氧(t 0-t 1)硝化菌混培物3)内源呼吸(t 0)总呼吸(t 1)基质耗氧(t 0-t 1)厌氧氨氧化菌混培物3)内源呼吸(t 0)总呼吸(t 1)基质耗氧(t 0-t 1)00.2400.0240 0.2400.2400 0.2400.240010.2390.1860.0530.2390.2290.0100.2380.2240.01420.2370.1560.0810.2380.2190.0190.2360.2110.02530.2360.1500.0860.2370.2100.0270.2350.2080.02740.2340.1380.0960.2360.2070.0290.2330.1990.03450.2330.1340.0990.2350.2050.0300.2310.1900.04160.2310.1330.0980.2340.1920.0420.2300.1880.043 注:1)羟胺浓度为0.1mmol /L;2)N itrosomonas europaea 浓度为0.25g 干细胞/L;3)氨氧化菌混培物浓度为0.25gV S /L.523 第5期 郑平,等 厌氧氨氧化菌好氧代谢特性的研究 吸强度较弱,在测定时间范围内,基质耗氧量约为纯培物的一半. 在整个氧吸收试验(图2)中,厌氧氨氧化菌混培物的呼吸强度略高于硝化菌混培物,但两者的耗氧特性相似.图2 三种氨氧化菌培养物的耗氧特性比较(羟胺为基质)Fig .2 Oxygen cons umption by three cultures of am-monia oxidizers with h ydroxylamine as sub-strate2.2 氨氧化菌培养物的基质转化特性在三种氨氧化菌培养物的摇床培养(图3)中,N itrosomonas europaea 纯培物的氨氧化活性明显高于两种混培物.氨的初始浓度均为5m mol /L ,N itrosomonas europaea 纯培物完成氧化的时间约为72h,而两种混培物的相应时间均为120h.培养初期,硝化菌混培物的氨氧化活性高于厌氧氨氧化菌混培物;但至培养后期,两者的差异不明显.图3 三种氨氧化菌培养物的氨氧化特性比较Fig.3 D ifferen t characteris tics of ammonia oxidationb y three cultures of amm onia oxidizers 伴随着氨的消失,培养基中的亚硝酸浓度逐渐升高(图4).与氨消失的情况类似,亚硝酸的形成速率也以Nitrosomonas europaea 纯培物较高;两种混培物的速率相近.反应完成时,产物(NO 2--N )占基质(N H 3-N )的比例分别为:0.893(4.51/5.05),0.928(4.61/4.97)和0.889(4.55/5.12).图4 三种氨氧化菌培养物的亚硝酸形成特性比较(基质为氨)Fig .4 Different characteris tics of nitrite prod uctionby th ree cultu res of ammonia oxidizers w ith am monia as subs trate 在摇床振荡培养(图5)中,N itrosomonaseuropaea 纯培物的羟胺转化活性也明显高于两种混培物.羟胺的初始浓度为5mm ol /L,N i -trosomonas europaea 纯培物、硝化菌混培物和厌氧氨氧化菌混培物完成转化的时间分别为72,120和120h.其中,两种混培物的羟胺转化特性相似.图5 三种氨氧化菌培养物的羟胺转化特性比较Fig .5 Different ch aracteris tics of hydroxylamin e con-version by th ree cultu res of ammonia oxidizers 在以羟胺为基质的培养中,亚硝酸浓度逐渐升高(图6).三种培养物的亚硝酸形成速率为:Nitrosomonas europaea 纯培物>硝化菌混培物>厌氧氨氧化菌混培物.反应完成时,产物(NO 2--N )占基质(N H 2O H -N )的比例分别为:0.871(4.38/5.03),0.753(3.82/5.07)和0.679(3.43/5.05).2.3 氨氧化菌培养物的抑制特性524浙江大学学报(农业与生命科学版) 第26卷 图6 三种氨氧化菌培养物的亚硝酸形成特性比较(基质为羟胺)Fig.6 Differen t characteris tics of ntrite p rod uction b y three cu ltures of ammonia oxidizers w ith h y-droxylamin e as s ubs trate Hofm an和Lees发现[15],在氨氧化为亚硝酸的过程中,氨和羟胺的转化分别受烯丙基硫脲和联氨的抑制: 烯丙基硫脲N H3N H2O H(N O)N H2- 联氨 在培养液中加入0.5μmol/L烯丙基硫脲,对三种氨氧化菌培养物的氧吸收有明显的抑制性影响(表3).试验所用的初始氨浓度为0.1 mm ol/L,以不加烯丙基硫脲的培养物作对照,三种氨氧化菌培养物(Nitrosomonas europaea 纯培物、硝化菌混培物和厌氧氨氧化菌混培物)的平均抑制率分别为:94.81%,85.64%和83.02%. 在3种氨氧化菌培养液中加入2.5m mol/ L联氨,对亚硝酸的形成有明显的抑制性影响(表4).试验所用的氨初始浓度约为5m mol/ L,以不加联氨的培养物作对照,三种氨氧化菌培养物(N itrosomonas europaea纯培物、硝化菌混培物和厌氧氨氧化菌混培物)的平均抑制率分别为:89.80%,84.64%和81.69%.表3 烯丙基硫脲对氨氧化的影响Table3 Effect of allylthiou rea on ammonia oxidation培养时间/min氧吸收/mmol L-1Nitros omonas europ aeaC K加烯丙基硫脲1) 抑制率/%硝化菌混培物CK加烯丙基硫脲 抑制率/%厌氧氨氧化菌混培物CK加烯丙基硫脲 抑制率/%10.0380.00294.740.0120.00283.330.0100.00190.0020.0830.00495.180.0270.00485.190.0230.00482.6130.1340.00596.270.0420.00588.100.0380.00781.5840.1460.00696.230.0510.00786.270.0530.01081.1350.1490.00994.830.0660.00986.360.0650.01281.5460.1530.01193.990.0780.01284.620.0820.01582.71 注:1)最终浓度0.5μmol/L.表4 联氨对羟胺转化的影响Table4 Effect of h ydraz ine on h ydroxylamin e conversion培养时间/h亚硝酸浓度/mmol L-1Nitros omonas europ aeaC K加联氨1)抑制率/%硝化菌混培物CK加联氨抑制率/%厌氧氨氧化菌混培物CK加联氨抑制率/%12 1.190.0397.480.610.0296.720.310.0293.5524 1.860.0995.16 1.050.0793.330.670.0691.0436 2.460.2291.06 1.520.1788.82 1.080.1586.1148 3.450.2891.88 1.940.3681.44 1.680.3579.1760 4.240.6474.91 2.430.5776.54 1.910.5372.2572 4.380.9578.31 2.480.7270.97 2.220.7168.02 注:1)最终浓度2.5mmol/L3 讨论与分析3.1 厌氧氨氧化菌与好氧氨氧化菌 在厌氧氨氧化反应器的运行中,偶尔操作不当会使空气进入反应器,从而造成出水NO2--N浓度急剧上升,大大超过进水NO2--N浓度.这个现象不仅表明,氧对厌氧氨氧化反应有很大的影响;同时也暗示,在好氧状态下,厌氧氨氧化混培物具有通常的好氧氨氧化525 第5期 郑平,等 厌氧氨氧化菌好氧代谢特性的研究 能力.为了确证这一现象,作者从厌氧氨氧化反应器和常规硝化反应器取样,并以典型的氨氧化菌N itrosomonas europaea作参比,对其硝化性能进行了比较试验. 比较研究表明,厌氧氨氧化菌与好氧氨氧化菌,特别是两种混培物之间,具有许多共性.厌氧氨氧化菌混培物能利用氨和羟胺为基质消耗氧;也能将基质氨和羟胺转化为亚硝酸;特别是,抑制氨氧化的抑制剂烯丙基硫脲和联氨也能抑制厌氧氨氧化菌对氨的氧化.由此至少可以肯定,在取自厌氧氨氧化反应器的厌氧氨氧化菌混培物中含有相当数量的好氧氨氧化菌(其活性达到了常规硝化反应器中硝化菌混培物的水平). 据报道,N itrosomonas europaea的一些菌株具有厌氧氧化氨的能力,并导致氨氮损失[16,17].因此,厌氧氨氧化反应由好氧氨氧化菌所致的可能性很大.但最后确证尚有待于对厌氧氨氧化菌的分离和研究.3.2 厌氧氨氧化菌好氧代谢的意义 Van de Graaf等人[7]认为,厌氧氨氧化是一个微生物反应.就理论而言,该反应能为厌氧氨氧化菌提供生长能量.但实际研究发现,在厌氧条件下,厌氧氨氧化菌的生长很慢,生物产率仅为0.04g COD(生物体)/g COD[6].据报道, Nitrosomonas细胞能在厌氧环境下进行氨的氧化,但不能生长[17].如果厌氧氨氧化确实由好氧氨氧化菌所致,则要将该反应开发应用,还面临着菌体增殖和持留问题.若不解决这个问题,反应器很难启动;即使启动成功,也有反应器操作上的困难.假如厌氧氨氧化反应果真为好氧氨氧化菌的特征,那么在工业应用上就可象酵母菌的利用一样,需要扩增菌体时进行好氧培养,需要代谢产物时进行厌氧培养,反应器的启动和操作问题也迎刃而解.参考文献:[1] M ateju V,Ciz inska S,Krejci J,et al.Biological waterdenitrification.—a review[J].Enz yme Micr ob Tech-nol,1992,14:170-183.[2] US A E PA.N itrogen Con trol[M].Lancaster,Penn-sylvania,US A:Technomic Publishing Company,Inc.1991.[3] Abeliovich A.Transformation s of amm onia and the en-vironmental impact of nitrifying bacteria[J].B iodegrad 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厌氧氨氧化菌的研究进展_秦玉洁
厌氧氨氧化菌的研究进展＊秦玉洁 周少奇＊＊(华南理工大学环境科学与工程学院,广州510641)摘 要 厌氧氨氧化技术是一种新型生物脱氮技术,在废水处理中具有广泛的应用前途,对全球海洋的氮循环起着重要作用。
由于反应中不需另加有机物、不消耗氧气、不会产生二次污染等优点,厌氧氨氧化技术受到格外关注。
通常认为,厌氧氨氧化的机理在于厌氧氨氧化菌使氨和亚硝酸反应生成氮气。
通过16S r R N A 分子生物学方法已鉴定出该菌群属于分枝很深的浮霉菌,由于至今未能成功分离到纯的菌株,未正式命名,对其微生态环境以及生理生化特征也未能取得一致的意见。
本文综述了国内外对厌氧氨氧化微生物的作用、分布、种类、生理生化特征等研究进展,认为厌氧氨氧化菌的分离纯化、生物特性、小生境等是今后的主要研究方向。
关键词 厌氧氨氧化菌;生物脱氮;鉴定;生物学特性中图分类号 X 703 文献标识码 A 文章编号 1000-4890(2007)11-1867-06R e s e a r c h p r o g r e s s o n a n a e r o b i c a mm o n i u m -o x i d a t i o n b a c t e r i a .Q I NY u -j i e ,Z H O US h a o -q i (C o l l e g e o f E n v i r o n m e n t a l S c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g ,S o u t hC h i n aU n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ,G u a n g z h o u 510641,C h i n a ).C h i n e s e J o u r n a l o f E c o l o g y ,2007,26(11):1867-1872.A b s t r a c t :A n a e r o b i c a m m o n i u m -o x i d a t i o n (A n a m m o x )i s a p r o m i s i n g p r o c e s s o f b i o l o g i c a l n i t r o -g e n r e m o v a l i n w a s t e w a t e r t r e a t m e n t ,a n d p l a y s a s i g n i f i c a n t r o l e o n b i o l o g i c a l n i t r o g e n c y c l i n g i n t h e g l o b a l o c e a n s .I t g e t s p a r t i c u l a r a t t e n t i o n d u e t o i t s u n i q u e f e a t u r e s ,e .g .,w i t h n o a d d i t i o n a l o r g a n i c c o m p o u n d ,w i t h o u t c o n s u m i n g o x y g e n ,a n d w i t h o u t p r o d u c i n g s e c o n d a r y p o l l u t i o n ,i n t h e p r o c e s s o f r e a c t i o n .T h e r e i s a c o m m o n v i e wo n t h e m e c h a n i s mo f A n a m m o x ,i .e .,t h e c o n v e r -s i o n o f a m m o n i a a n d n i t r i t e i n t o n i t r o g e n g a s w a s d u e t o t h e f u n c t i o n o f A n a m m o x b a c t e r i a .B y t h e m e t h o d o f p h y l o g e n e t i c a n a l y s i s o f 16S r R N Ag e n e ,i t w a s d e m o n s t r a t e d t h a t t h e A n a m m o x b a c t e r i a b e l o n g t o t h e d e e p b r a n c h e s o f p l a n c t o m y c e t e .H o w e v e r ,t h e A n a m m o x b a c t e r i a c a n n o t b e f o r m a l l y n a m e d ,b e c a u s e t h e y c a n n o t b e i s o l a t e d a n d p u r i f i e d f r o mt h e a c t i v e s l u d g e b y n o w .I t i s h a r d t o a c h i e v e a c o m m o n v i e wo n t h e m i c r o -e c o s y s t e ma n d t h e p h y s i o l o g y a n d b i o c h e m i s t r y o f t h e b a c t e r i a .I n t h i s p a p e r ,t h e r e s e a r c hp r o g r e s s o n t h e f u n c t i o n ,d i s t r i b u t i o n ,s p e c i e s ,a n d p h y s i o l o g i c a l a n d b i o c h e m i c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f A n a m m o x b a c t e r i a w e r e s u m m a r i z e d ,a n di t w a s p o i n t e d o u t t h a t i s o l a t i o n a n d p u r i f i c a t i o n ,b i o l o g i c c h a r a c t e r i s t i c s ,a n d m i c r o -h a b i t a t s a r e t h e f u -t u r e r e s e a r c h d i r e c t i o n s o f t h e A n a m m o x b a c t e r i a .K e y w o r d s :a n a e r o b i ca m m o n i u m -o x i d a t i o nb a c t e r i a ;b i o l o g i c a l n i t r o g e nr e m o v a l ;i d e n t i f i c a -t i o n ,b i o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s .＊国家自然科学基金项目(20377013)、教育部新世纪优秀人才支持计划、广东省科技攻关项目(2006B 36703002)和华南理工大学自然科学基金项目(5050760)资助。
厌氧氨氧化菌的特性与分类
收稿日期 : 2008 -08-12 基金项目 : 国家自然科学基金资助项目( 30770039) ; 国家高技术研究发展计划 863" 资助项目( 2006A A 06Z332) . 作者简介 : 郑 平( 1962 —) , 男 , 浙 江 金 华 人 , 教 授 , 从 事 废 物生 物 处 理 研 究 .Tel :0571 -86971709 ;E-mai l :pzheng @ zju . edu . cn .
474
农业与生命科学版) 浙 江 大 学 学 报(
第 3 5 卷
处理厂 , 利用厌氧氨氧化工艺对污泥压滤液进行 脱氮处理 , 反应器总氮去除率高达 9 . 5 kg m 1 [ 5] d , 显示了诱人的应用前景 . 厌氧氨氧化的推 动者 — — — 厌氧氨氧化菌是一群分支很深的浮霉 状菌 , 其特殊的细胞结构 、代谢方式和进化地位 引起了生物学家的高度关注 . 本文拟就厌氧氨氧 化菌的研究进展作一综述 .
[ 15]ຫໍສະໝຸດ 图 1 厌氧氨氧化菌细胞的超微结构图
Fig . 1 U lt rast ruct ure of anammox bact erial cell
.
第 5 期
郑 平, 张 蕾, 等: 厌氧氨氧化菌的特性与分类
475
表 1 富集厌氧氨氧化菌的营养元素组成
Tab le 1 N ut rient s u sed f or anam mox bacteria enrichmen t 营养物 K H 2 PO4 CaC l2 M gSO 4 7 H 2 O K HCO 3 微量元素溶液 Ⅰ EDT A FeSO 4 微量元素溶液 Ⅱ EDT A H 3 BO 4 M nCl2 4H 2 O CuSO 4 5 H 2 O ZnS O4 7H 2 O N iCl2 6H 2 O N aM oO 4 2H 2 O N aS eO 4 10H 2 O 质量浓度/ ( g L -1 ) 0 . 027 0 . 18 0 . 3 0 . 5 5 5 15 0 . 014 0 . 99 0 . 25 0 . 43 0 . 19 0 . 22 0 . 21
CODNH_(4)^(+)-N比对厌氧氨氧化耦合反硝化脱氮性能的影响
'£朽知库Eco-Environmental Knowledge WebC h in e s e Jo u rn al ofV o l . 15, N o .4 A p r . 2021Enviro nm ental E n g in e e rin g环境工程学报第15卷第4期2021年4月(^) 文章栏目：水污染防治DOI10.12030/j .cjee.202010080[〕@:j E-mail:*************.cn (010) 62941074中图分类号X 703.1 文献标识码A毛佩乳付雪，赵鑫晶，等.C O D /N H 4+-N 比对厌氧氨氧化耦合反硝化脱氮性能的影响[J ].环境工程学报，2021, 15(4): 1209-1218.MAO Peiyue, FU Xue, ZHAO Xinlei, et al. Effect of COD/NH4+-N ratio on nitrogen removal by a coupling system of anaerobic ammonium oxidation and denitrification[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2021, 15(4): 1209-1218.CO D /N H 4+-N 比对厌氧氨氧化耦合反硝化脱氮性能的影响毛佩明i ’2’3,付雪U 2’3,赵鑫蟲l 2’3,邢嘉伟“2’3,安芳娇u ’3,陈永志“2’3’*1. 兰州交通大学环境与市政工程学院，兰州7300702. 甘肃省污水处理行业技术中心，兰州7300703. 甘肃省黄河水环境重点实验室，兰州730070第一作者：毛佩玥（1996—），女，硕士研究生。
研究方向：水污染控制理论与技术。
E-mail: *****************通信作者：陈永志（1968—)，男，博士，教授。
厌氧氨氧化名词解释
厌氧氨氧化名词解释厌氧氨氧化是利用水解或厌氧菌的作用使含有氨氮的废水转变为对环境无害的物质。
这种工艺是近年来研究开发出来的新工艺，它利用水中的有机物作碳源，采用厌氧氨氧化生成氨和氢气。
厌氧氨氧化是指在厌氧条件下进行的氧化反应。
即含有铵盐( NH4+)或氨氮的混合液，在缺氧或无氧条件下，在混合液中投加氨或铵盐还原剂，使其与水中的氨氮作用，生成对环境无害的产物氨和氢气。
常用于去除生活污水中的氨氮。
其原理是在无氧条件下，利用水中各种有机物作碳源，利用厌氧微生物对NH4+、 NO2-等的还原作用，将氨氮氧化成对环境无害的NH3-、 NO3-和H2O等。
此方法设备简单，操作容易，具有良好的经济效益。
一般可降低废水中的氨氮浓度5～40mg/L。
但是当进水NH4+、 NO2-浓度较高时，此方法易产生“泛池”现象，使出水氨氮含量增加。
此外，进水水温较高时也会使此方法受到影响。
厌氧氨氧化主要有酸性水解和碱性水解两种方法，常用酸性水解。
此外，厌氧氨氧化还可以在酸性或碱性条件下用联合生物法处理废水，如酸性/碱性水解，酸性/碱性气提法等。
微生物学在物质生产中占有重要地位，而其中的氨氧化技术又是微生物学研究的热点之一。
目前国内外广泛采用的氨氧化技术有酸性水解和碱性水解。
碱性水解一般只适用于氨氮浓度不太高的废水。
国内的大多数企业，尤其是石油化工企业多采用的是酸性水解，且多以活性污泥法处理低浓度氨氮废水。
酸性水解基本上适用于各类生活污水及城市污水中的高浓度氨氮废水。
而不同生产过程排放的废水中所含氨氮浓度差别很大，如造纸废水、炼焦煤气、焦化废水等中的氨氮浓度都比较高，常规活性污泥法往往难以达标排放，需要添加辅助药剂，如臭氧、氯和二氧化氯等，才能够有效去除。
由于其反应条件较苛刻，一般使用于高浓度氨氮废水的处理，需要在强酸性的环境下进行。
而一般酸性水解条件下， pH值较高(约为3～4)，因此许多厂家选择了更优秀的催化体系，例如：强酸型阳离子聚丙烯酰胺(APAM)和强酸型阴离子聚丙烯酰胺(APAM)等，这些均已被证明是非常有效的氨氧化催化剂。
厌氧氨氧化ppt
Anammox 影响因素
泥龄：厌氧氨氧化菌生长缓慢，故泥龄越长越好。
有机物：异养菌增殖较快，从而抑制厌氧氨氧化活性。
基质浓度：氨浓度和硝酸盐浓度低于1000 mg/L不产生抑制；亚硝酸盐浓度超过100 mg/L产生明显抑制。
Anammox 影响因素
磷酸盐：高浓度的磷酸盐有抑制作用。
对Brocadia anammoxidans，加入1mM的磷酸盐对其活性无影响，但加入5mM完全抑制；
分子生物学：在生物化学与遗传学、微生物学、细胞学、生物物理学等学科相结合的基础上发展起来的崭新学科。 研究对象：生物大分子—核酸（DNA 和RNA）。
分子生物学技术
荧光原位杂交技术 FISH
多聚酶链式反应 PCR
变性梯度凝胶电泳DGGE
DNA克隆
DNA测序及序列分析
分子生物学技术
荧光原位杂交技术 FISH
多聚酶链式反应 PCR
多聚酶链式反应：polymerase chain reaction，PCR 美国Cetus公司Mullis等 1985年 一套大量快速扩增特异DNA片段的系统，属DNA体外合成技术 类似于生物体内DNA的复制过程，重复经过若干个变性、退火、延伸这3 步循环，就可以使目的DNA 扩增放大。 通过PCR，可以在几小时内将一个分子的遗传物质成百乃至上亿倍的复制。该技术具有特异性强、灵敏度高、快速、简便以及重复性好等特点和优点。 经典PCR 荧光定量PCR(Real-time PCR)
1995年，Mulder和van de Graaf等用流化床反应器研究生物反硝化时，发现了氨氮的厌氧生物氧化现象，从而证实了Broda的预言。
2002年，世界第一座Anammox工业化生产反应器在荷兰鹿x 发展简史
温度对厌氧氨氧化工艺的短期影响和长期影响
温度对厌氧氨氧化工艺的短期影响和长期影响摘要：为了在最佳条件下操作，厌氧氨氧化工艺的应用通常集中在30℃左右下废水的处理。
在这项工作中，可测试厌氧氨氧化工艺在较低温度下应用的可行性。
首先，采用批量试验研究温度对厌氧氨氧化生物量的短期影响。
计算其活化能为63kJ mol−1，并在35－40℃下有最大活性。
由于生物质裂解，45℃下已完成的测试表明了活性的不可逆损失。
SBR在不同的温度（从15到30℃）下操作是为了确定长期影响。
在18℃时该系统成功运行在但当温度降低到15℃，亚硝酸盐开始积累，系统失去稳定性。
在第一批测试期间获得的比活性与在SBR操作过程中获得的比活性进行比较可观察到生物对低温的适应性。
关键词：厌氧氨氮化；序批式反应器(SBR)；特定的厌氧氨氧化活性（SAA）；温度Short- and long-term effects of temperatureon the Anammox processAbstract：The application of the Anammox process has been usually focused on the treatment of wastewater with temperatures around 30 ◦C in order to operate under optimum conditions. In this work, the feasibility of the application of the Anammox process at lower temperatures has been tested.First, the short-term effects of temperature on the Anammox biomass were studied using batch tests. An activation energy of 63 kJ mol−1 was calculated and the maximum activity was found at 35–40 ◦C. Activity tests done at 45 ◦C showed an irreversible loss of the activity due to the biomass lysis.A SBR was operated at different temperatures (from 30 to 15 ◦C) to determine the long-term effects. The system was successfully operated at 18 ◦C but when temperature was decreased to 15 ◦C, nitrite started to accumulate and the system lost its stability. Adaptation of biomass to low temperatures was observed when the specific activities obtained during first batch tests are compared to those obtained during the operation of the SBR.Keywords:Anammox; Sequencing batch reactor (SBR); Specific Anammox activity (SAA); Temperature前言目前，我国城市污水处理厂进水水质有机物普遍偏低，碳源不足，脱氮效率难以保证[1]。
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AnammoxbacteriaandtheanaerobicoxidationofammoniumintheoxygenminimumzoneoffnorthernChile
AlexanderGala´na,b,Vero´nicaMolinab,BoThamdrupc,DagmarWoebkend,GauteLavikd,MarcelM.M.Kuypersd,OsvaldoUlloab,Ã
aProgramadeDoctoradoenOceanografı´a,DepartamentodeOceanografı´a,UniversidaddeConcepcio´n,Casilla160-C,Chile
bDepartamentodeOceanografı´aandCentrodeInvestigacio´nOceanogra´ficaenelPacı´ficoSur-Oriental(FONDAP-COPAS),UniversidaddeConcepcio´n,Cabina7-PROFC,
Casilla160-C,Concepcio´n,ChilecNordicCenterforEarthEvolution,InstituteofBiology,UniversityofSouthernDenmark,DK-5230Odense,Denmark
dMaxPlanckInstituteforMarineMicrobiology,Celsiusstrasse1,D-28359Bremen,Germany
articleinfoArticlehistory:Accepted25September2008Availableonline5November2008Keywords:AnammoxDenitrificationOxygenminimumzoneEasterntropicalSouthPacificabstractAnammoxistheanaerobicoxidationofammoniumbynitriteornitratetoyieldN2.Thisprocess,alongwithconventionaldenitrification,contributestonitrogenlossinoxygen-deficientsystems.AnammoxisperformedbyaspecialgroupofbacteriabelongingtothePlanctomycetesphylum.However,informationaboutthedistribution,activity,andcontrollingfactorsoftheseanammoxbacteriaisstilllimited.Herein,weexaminethephylogeneticdiversity,verticaldistribution,andactivityofanammoxbacteriainthecoastalupwellingregionandoxygenminimumzoneoffnorthernChile.Thephylogenyofanammoxbacteriawasstudiedusingprimersdesignedtospecificallytarget16SrRNAgenesfromPlanctomycetesinsamplestakenduringacruisein2004.Anammoxbacteria-likesequencesaffiliatedwithCandidatus‘‘Scalinduaspp.’’dominatedthe16SrRNAgeneclonelibrary.However,62%ofthesequencessubgroupedseparatelywithinthisclusterandtogetherwithasinglesequenceretrievedfromthesuboxiczoneofthefreshwaterLakeTanganyika.TheverticaldistributionandactivityofanammoxbacteriawereexploredthroughCARD-FISH(fluorescenceinsituhybridizationwithcatalyzedreporterdeposition)and15Nlabelingincubations,respectively,attwodifferentopen-oceanstationsduringa
secondcruisein2005.AnammoxbacterialCARD-FISHcounts(upto3000cellsmlÀ1)andactivity(upto
5.75nmolN2LÀ1dÀ1)wereonlydetectedatthestationsubjecteddirectlytotheupwellinginfluence.
Anammoxcellabundanceandactivitywerehighestat50mdepth,whichistheupperpartoftheOMZ.Inthislayer,ahighabundanceofcyanobacteriaandamarkednitrogendeficitwerealsoobserved.Thus,ourresultsshowthepresenceofanewsubclusterwithinthemarineanammoxphylogenyandindicatehighverticalvariabilityintheabundanceandactivityofanammoxbacteriathatcouldberelatedtoanintensificationofcarbonandnitrogencyclingintheupperpartoftheOMZ.&2008ElsevierLtd.Allrightsreserved.
1.IntroductionTheeasterntropicalPacificandtheArabianSeaareregionsofintenseupwellingandhighproductivity,withlowventilationratesandahighbiologicaldemandforoxygenatintermediatedepths.Theseconditionsallowthedevelopmentofpermanentoxygenminimumzones(OMZs;Deuser,1975;KamykowskiandZentara,1990;HellyandLevin,2004),whicharethoughttoberesponsiblefor$30–50%ofthetotalnitrogenlossfromtheocean,withheterotrophicdenitrificationbeingthecommonlyconsiderednitrogenlossmechanism(GruberandSarmiento,1997;Codispotietal.,2001).However,sincethediscoveryof
anammox(Mulderetal.,1995;vandeGraafetal.,1995),severalreportshavepartiallyattributedthefixednitrogenlosstothisprocess(Dalsgaardetal.,2003;Kuypers,etal.,2003,2005).Recently,15N-incubationswereusedtodemonstratethatinthe
OMZsoffnorthernChileandPeruandintheshelfwatersoffNamibia,nitrogenwasprincipallyremovedbytheanammoxprocess,whereasheterotrophicdenitrificationwasgenerallynotdetected(Kuypersetal.,2005;Thamdrupetal.,2006;Hamersleyetal.,2007).Consideringtheseresultsandthewidespreadpresenceofanammoxbacteriaindiversemarineenvironments,i.e.,anoxicbasins,sediments,andevenseaice(DalsgaardandThamdrup,2002;Dalsgaardetal.,2003;Kuypersetal.,2003;Trimmeretal.,2003;Risgaard-Petersenetal.,2004;RysgaardandGlud,2004),itappearsthatanammoxcontributessubstantially(upto50%)tonitrogenremovalfromtheocean(Devol,2003).
ContentslistsavailableatScienceDirectjournalhomepage:www.elsevier.com/locate/dsr2Deep-SeaResearchII
0967-0645/$-seefrontmatter&2008ElsevierLtd.Allrightsreserved.doi:10.1016/j.dsr2.2008.09.016
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Deep-SeaResearchII56(2009)1021–1031