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厭氧氨氧化工藝影響因素研究進(jìn)展

文檔作者：劉福長1 張新穎1 陳益明2 張健2 文檔來源： 1福州大學(xué) 2福建省環(huán)境科學(xué)研究院		點擊數(shù)： 13 1	更新時間： 2025年04月03日
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厭氧氨氧化Z藝譬噙田囊研究進(jìn)展劉福長1張新穎1陳益明2張健2(1福州大學(xué) 福建福州 3501082福建省環(huán)境科學(xué)研究院福建福州 350003)摘要厭氧氨氧化作為污水處理領(lǐng)域一項新技術(shù)．是目前最簡潔經(jīng)濟(jì)的生物脫氮技術(shù)之一，越來越受到人們的關(guān)注。但厭氧氨氧化倍增時間長，對環(huán)境條件要求高。如何選擇和控制厭氧氨氧化茵影響因素，對于快速和穩(wěn)定培育厭氧氨氧化茵，具有非常重要的意義。介紹溫度、pH、溶解氧、基質(zhì)濃度、有機(jī)物及反應(yīng)器類型等因素對厭氧氨氧化工藝的影響，并對厭氧氨氧化工藝發(fā)展提出建議。關(guān)鍵詞厭氧氨氧化環(huán)境條件影響因素中圖分類號：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672—9064(2017)03-071—03厭氧氨氧化(_,hta．rnmox)是目前污水生物脫氮技術(shù)領(lǐng)域中非常有前途的一種新技術(shù)．是指在厭氧或者缺氧條件下．^mammox菌以N02--N為電子受體，氧化NHg-N成為N2的一種新型生物脫氮過程。相對于傳統(tǒng)的硝化一反硝化工藝。Anammox具有諸多優(yōu)勢：①不需要外加有機(jī)碳源作為電子供體．可以節(jié)省40％的運行成本。(墓)Analmnox所利用的前置反應(yīng)只需要將1／2的NH4+-N氧化為N02--N。可節(jié)省50％的曝氣量。③污泥產(chǎn)量少．可節(jié)省大量的污泥處理費用…。Anammox菌生長相對緩慢．倍增時間為11～29d．且對周圍環(huán)境要求很高．周圍環(huán)境的波動對Anammox效果有嚴(yán)重的影響。因此，如何選擇和控制Anammox菌影響因素，對于快速和穩(wěn)定培育Anammox菌。具有非常重要的意義。根據(jù)國內(nèi)外學(xué)者對AnRl'nlnox環(huán)境影響因素分析，總結(jié)了溫度、pH、溶解氧、基質(zhì)濃度、有機(jī)物及反應(yīng)器類型對Anammox活性的影響．以期為Anammox的快速啟動及馴化提供參考。1溫度對厭氧氨氧化的影響溫度能顯著影響Anammox活性．在合適的溫度范圍內(nèi)Anammox菌才會表現(xiàn)出較好的反應(yīng)活性．提高反應(yīng)器的運行效能．李祥等【2]研究了不同溫度變化方式對反應(yīng)器脫氮效能穩(wěn)定性的影響．發(fā)現(xiàn)溫度在26～37℃之間變化時．氮去除速率在1．51～1．84kg／(m3·d)，當(dāng)溫度低于20℃時，反應(yīng)器氮去除會快速下降，特別是當(dāng)溫度低于15℃時。反應(yīng)器氮去除速率下降至0．55kg(m3．d)。從而抑制Anammox反應(yīng)。對其進(jìn)行線性擬合發(fā)現(xiàn)．低于20℃時溫度與氮去除速率具有明顯的線性關(guān)系。2 pH對厭氧氨氧化的影響在Anammox過程中，pH是一個非常重要的環(huán)境參數(shù)，它不僅能直接影響Anammox菌．還能通過影響氨和亞硝酸的有效性而間接影響反應(yīng)活性．在多項研究中表明．pH對Anammox活性有重要的影響。鮑林林等…研究結(jié)果表明：pH值和有機(jī)物對_AJn_ammox反應(yīng)器的影響顯著，在(20-a：1)℃下，Anammox反應(yīng)的最適pH值為6．7．8．5。當(dāng)pH值<6．7或>8．5時，將導(dǎo)致游離氨(FA)和游離亞硝酸(FNA)的濃度分別高于8．93mg／L和2．67x10-Zmg／L，抑制An柚mlox反應(yīng)。陳宗妲等【5喇用具有pH調(diào)節(jié)功能的序批式反應(yīng)器，研究了不同pH對自養(yǎng)生物脫氮工藝氮素轉(zhuǎn)化的影響。當(dāng)pH為8．18時，亞硝氮累積速率較高，為0．79kg／(m3．d)。當(dāng)pH為7．85時，AnRlnlnox菌脫氮效能達(dá)到最大，為1．52kg／(m3·d)。DSTAO等[3]在pH值=7～8，進(jìn)水NH4+-N及NOz--N質(zhì)量濃度均為150mg／L．溫度從15℃升至400C．Anammox反應(yīng)速率呈指數(shù)形式增加：溫度45℃時反應(yīng)速率下降，沉淀出水為橙紅色．這可能與細(xì)胞在高溫下破裂釋放出細(xì)胞色素C有關(guān)．細(xì)胞色素C是Anammox體的重要組成部分。3溶解氧對厭氧氨氧化的影響Analnmox菌為厭氧菌．因此。氧氣的存在極易影響Anaminox菌活性。保持反應(yīng)器內(nèi)厭氧環(huán)境對Anammox反應(yīng)極為重要，不容忽視。任玉輝等【6]通過改變進(jìn)水堿度、光照條件和溶解氧，發(fā)現(xiàn)水力停留時間為1．5h條件下，當(dāng)進(jìn)水DO小于3mg／L時，平均氨氮去除率和亞硝氮去除率分別為99．7％和100％．平均總氮去除負(fù)荷為1．0kg／(m3·d)。Strous等【，]試驗表明溶解氧會使Anammox活性受到抑制．在溶解氧去除后Anammox活性可以得到恢復(fù)。Uu等吲逐漸提高研究Anammox反應(yīng)器進(jìn)水中溶解氧時．發(fā)現(xiàn)An8／nmox活性并未受到明顯影響．認(rèn)為是反應(yīng)器內(nèi)污泥含有Nitrosomonas eutroph將進(jìn)水中的溶解氧消耗掉．從而使的An8／nmox菌未受到氧的抑制。可以看出Anammox反應(yīng)器中氧的持續(xù)存在會對Anam．mox菌產(chǎn)生抑制作用．若僅是進(jìn)水中含有溶解氧則可以由污泥中含有硝化菌消耗進(jìn)水中的氧保護(hù)Anammox菌免受溶解氧的影響。4基質(zhì)濃度對厭氧氨氧化的影響Analnmox反應(yīng)是氨氮和亞硝酸鹽的生物反應(yīng)．一般來說．亞硝酸鹽既是Anammox的必備物質(zhì)，同時也是Anammox基金項目：福建省科技廳公益類科研院所專項(2015R1004—3)；福建省環(huán)保廳科技計劃項目(2015R024)作者簡介：劉福長(1992～)，男，2015年畢業(yè)于重慶文理學(xué)院環(huán)境工程專業(yè)，現(xiàn)從事環(huán)境工程水污染控制工作。萬方數(shù)據(jù) 2017．N0．3．o的限制性基質(zhì)．甚至是毒性物質(zhì)。當(dāng)亞硝酸鹽的含量超過一定限度后。亞硝酸鹽會抑制Ananlmox活性．影響正常的生長與代謝。曹天昊等[9]考察了不同基質(zhì)濃度下．SBR改進(jìn)式連續(xù)進(jìn)水方式與一次性進(jìn)水方式對Anammox工藝運行性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)處理人工配水時，在中低進(jìn)水濃度下(N02__N<400metE)。與改進(jìn)式連續(xù)進(jìn)水方式相比．宜采用一次性進(jìn)水方式運行；在高進(jìn)水濃度下(NO，一_N，>400meJL)改進(jìn)式連續(xù)進(jìn)水方式比一次性進(jìn)水方式優(yōu)勢明顯。Guven、Kartal等[103發(fā)現(xiàn)Anammox菌能夠利用甲酸鹽、乙酸鹽和丙酸鹽還原亞硝酸鹽和硝酸鹽．在Guven等的連續(xù)流試驗中．Anammox菌對丙酸鹽的代謝速率為0．8nmol／(min．m只蛋白質(zhì))。在乙酸鹽和丙酸鹽濃度為2nunol／L和Immol／L時，亞硝酸的去除速率分別為對照組的116％和124％。5有機(jī)物對厭氧氨氧化的影響有機(jī)物對Anammox既有促進(jìn)作用．同時也會抑制Analnlnox的活性。促進(jìn)作用主要是特定的有機(jī)物可作為能源被Ananllnox所利用．維持Ananunox的生理代謝，同時也能調(diào)節(jié)碳氮比，使Anammox和反硝化耦合：抑制作用主要表現(xiàn)在有機(jī)物的存在會增強(qiáng)異樣菌的活性．使其與Anammox菌爭奪電子受體亞硝酸鹽．操沈彬[11]研究了不同濃度乙酸鈉和不同種類有機(jī)物對Anammox系統(tǒng)的沖擊影響。在初始NO，-_N濃度為35mg／L左右．乙酸鈉濃度為0～200mg／L時．乙酸鈉的沖擊不會抑制Anammox菌的活性．且一定程度上促進(jìn)Anammox反應(yīng)的進(jìn)行：不同有機(jī)物對Anammox系統(tǒng)的促進(jìn)作用不同，氨氧化速率從高到低依次為乙酸鈉、蛋白胨、葡萄糖和淀粉。傅金祥等[12]研究了不同濃度有機(jī)物對An眥mox反應(yīng)的影響．并制定了通過調(diào)節(jié)亞硝態(tài)氮濃度解除Analnlnox有機(jī)物抑制的方法．結(jié)果表明．當(dāng)COD≤120mg／L時．有機(jī)物對Anammox反應(yīng)產(chǎn)生促進(jìn)作用．反之則產(chǎn)生抑制作用；NOr能有效解除由于有機(jī)物引起的競爭性抑制．使Anammox菌不受反硝化菌競爭性抑制影響的COD、NH4+一N、NOf-N投加質(zhì)量比為1．6：1：1．92。6反應(yīng)器類型對厭氧氨氧化的影響理想的反應(yīng)器能夠為微生物的繁殖提供更優(yōu)質(zhì)的微環(huán)境．因此選擇合適的反應(yīng)器不僅能快速培育Anammox菌．對功能微生物的截留也起到重要的作用．不同的反應(yīng)器有不同的特點，理想的反應(yīng)器應(yīng)具有：①維持足夠的生物量；②穩(wěn)定可靠運行：③嚴(yán)格厭氧、避光：④無死角區(qū)域局部高基質(zhì)濃度區(qū)：⑤傳質(zhì)性能好。近些年。多種反應(yīng)器被成功運用于Anammox菌的馴化，如：升流式厭氧污泥床反應(yīng)器(U『pflowAnaerobic Sludge Blanket，UASB)、序批式活性污泥反應(yīng)器(Sequencing Batch Reactor，SBR)、膜生物反應(yīng)器(MemBraneReactor，MBR)、生物轉(zhuǎn)盤(Rotating Biological Contactor，RBC)、流化床反應(yīng)器(Fluidized Bed Reactor)、移動床生物膜反應(yīng)器(Moving Bed Biofilm Reactor，MBBR)、生物濾器(Trickling Fiher)等。前3種反應(yīng)器的優(yōu)缺點見表1。表1 Anammox反應(yīng)器優(yōu)缺點7結(jié)論與展望Anammox工藝在廢水脫氮領(lǐng)域具有獨特的優(yōu)勢．但對環(huán)境條件要求苛刻，制約了其應(yīng)用，選擇合適的環(huán)境條件。可促進(jìn)Ananunox菌的快速增長。目前，Ananunox的發(fā)展仍存在一些問題：①Anammox對溫度要求嚴(yán)格，我國大部分地區(qū)常年氣溫變化大，制約了Ananunox在工程中的實際應(yīng)用。②Anammox功能微生物適應(yīng)能力弱，生長速度緩慢。③目前Anammox的最適宜pH為7．5～8．5，過高或過低的pH值都會抑制Anammox活性，但對其抑制原因尚不明確。④有關(guān)海洋Anammox菌的報道甚少．Anammox菌能否適應(yīng)海洋環(huán)境尚不明確。Anammox在污水生物脫氮領(lǐng)域具有獨特的優(yōu)勢．但由于一些原因。其獨特的優(yōu)勢發(fā)揮得尚不明顯．希望能在以下方面多探究、更好地發(fā)揮Anammox生物脫氮的優(yōu)勢：①馴化耐低溫、高有機(jī)物及適應(yīng)能力更強(qiáng)的Anaml'nox菌．為Anam—mox的規(guī)?；瘧?yīng)用奠定基礎(chǔ)：)Anammox一些抑制機(jī)理尚不明確，有待進(jìn)一步深入探究；③開發(fā)更為理想的反應(yīng)器，增強(qiáng)Anamlqflox的快速啟動速率．并加強(qiáng)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)對運行效果的研究；④新型生物脫氮技術(shù)仍處于起步階段，大規(guī)模的生物脫氮工程少之又少．應(yīng)大力發(fā)揮Anammox優(yōu)勢．使其更好地運用于污水生物脫氮領(lǐng)域。參考文獻(xiàn)1 TAL Y，WATrES J E M，SCHREIER H J．2006．Anaerobic ammoni．a(chǎn)m—oxidizing(aanmmox)bacteria and associated activity in酬一film biofdters of ain丑rine recirculating aquaculture system．Appliedand Environmental Microbiology，2006，72(4)2李祥。黃勇。鄭宇慧，等．溫度對Anammox反應(yīng)器脫氮效能穩(wěn)定性的影響．環(huán)境科學(xué)，2012，33(4)3 DOSTA J，F(xiàn)ERNANDEZ I，CAZQUEZ—P J R，et a1．Short and longterm effects of temperature on the Anammox proeessJoumal of Hz·za／dous Materials，2007，63(6)4鮑林林，趙建國，李曉凱，等．常溫低基質(zhì)下pH值和有機(jī)物對Anammox的影響．中國給水排水。2012，28(13)5陳宗妲，黃勇，李祥，等．pH對亞硝化、Anammox反應(yīng)及聯(lián)合工藝氮素轉(zhuǎn)化的影響．環(huán)境工程，2016，34(01)6任玉輝，王科，李相昆。等．常溫低基質(zhì)下堿度和溶解氧對Anammox的影響．環(huán)境科學(xué)，2014，35(11)7 Strous M，vanGerven E，Kuenen J qet a1．Effects of Aerobic and Mi—croaerobic Conditions on Anaerobic Ammonium-Oxidizing(Anammox)．Applied and Environmental Microbiology，1997，63(6)8 Liu S T，Yang F L，Xue Y，et a1．Evaluation of Oxygen Adaptation andIdentification of Functional Bacteria Composition for Anammox Con一201ZNO．a(chǎn)國(下轉(zhuǎn)第75頁)萬方數(shù)據(jù)取5mL環(huán)氧氯丙烷標(biāo)準(zhǔn)溶液系列注人吹脫管中。按上述吹掃和色譜條件進(jìn)行分析。以環(huán)氧氯丙烷的峰面積響應(yīng)值為縱坐標(biāo)，質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)得到標(biāo)準(zhǔn)曲線y=1582．31X一12．47，相關(guān)系數(shù)r=0．9993。(5)方法檢出限。按照實驗方法步驟連續(xù)對最低濃度點的環(huán)氧氯丙烷溶液連續(xù)進(jìn)樣分析7次．計算7次平行結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0．258坤皿。方法檢出限按公式MDL=標(biāo)準(zhǔn)偏差Xt(n-l,啷)計算[5]，式中‘忡I腳)為置信度99％、自由度為n一1時的t值，當(dāng)n=7時。t值取j．143，計算出地表水中環(huán)氧氯丙烷的檢出限為0．81斗g／L。(6)方法精密度。用氣密性注射器取5mL濃度為10．0叫L的環(huán)氧氯丙烷標(biāo)準(zhǔn)溶液按上述吹掃和色譜條件進(jìn)行試驗分析．平行測定7次．計算測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1．25％。實驗結(jié)果表明本方法精密度良好，能滿足分析測試要求．見表1。(7)加標(biāo)回收率。按1(3)步驟采集地表水樣品，按上述儀器工作條件進(jìn)行吹掃捕集氣相色譜法分析．實驗結(jié)果表明地表水樣品中未檢出環(huán)氧氯丙烷成份。向5mL上述地表水樣品中分別加入(1、2、3、4)斗L濃度為20mgCL環(huán)氧氯丙烷標(biāo)準(zhǔn)中間液進(jìn)行加標(biāo)回收試驗．加標(biāo)回收率在94．2％～104．5％之間，見表2。3結(jié)論本文建立了吹掃捕集一氣相色譜法測定地表水中環(huán)氧氯丙烷的測試方法。吹掃過程中不需使用有機(jī)溶劑，避免了對(上接第69頁)施人員和財產(chǎn)轉(zhuǎn)移、道路封閉等應(yīng)急措施，確保人員生命財產(chǎn)安全。參考文獻(xiàn)1 葉龍珍，柳侃，黃瑛瑛，等．福建省公路鐵路建設(shè)的重大工程地質(zhì)問題．工程地質(zhì)學(xué)報，2014，22(S1)2 GB50021—2001．巖土工程勘察規(guī)范表1精密度試驗1 O．00 4．00 4．182 O．00 8．oo 7．743環(huán)氧氯丙烷 0．00 12．O 11．34 0．00 16．0 16．4104．596．894．2102．5環(huán)境和分析人員造成危害。本方法操作簡單、檢出限低，縮短了分析周期．提高了方法的精密度和準(zhǔn)確度。適用于地表水中環(huán)氧氯丙烷的測定。參考文獻(xiàn)l 國家環(huán)境保護(hù)總局．《水和廢水監(jiān)測分析方法》蝙委會．水和廢水監(jiān)測分析方法(第4版)．北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，20042 GB3838—2002中華人民共和國地袁水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)3王小菊．劉保獻(xiàn)，張大偉，等．液液萃取一氣相色譜，質(zhì)譜法測定地表水中的15種酞酸酯．分析試驗室．2015，34(3)4黃中．顧福權(quán)，滕飛，等．氣相色譜法測定水樣中硝基苯類化合物含量．理化檢驗(化學(xué)分冊)，2013。49(5)5 中國人民共和國環(huán)境保護(hù)部．1-t1168—2010環(huán)境監(jiān)測分析方法標(biāo)準(zhǔn)制修訂技術(shù)導(dǎo)則l_一‘¨¨lI，’¨¨I·，。Ⅶ．．一”tllIl-一‘‘’…．一。¨¨．-一。tllIl--‘IllII-，“‰·一¨¨I·，。Ⅶ3 DZ，IU218—2006．滑坡防治工程勘查規(guī)范4 Dz／7IU219—2006．滑坡防治工程設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范5池永翔．吳振祥．泰寧縣梅口鄉(xiāng)吊橋新村滑坡穩(wěn)定性分析及其治理福州大學(xué)學(xué)報，2006，34(6)6陳生東．閡清縣高速鐵路某施工便道滑坡成因分析及其應(yīng)急處置福建地質(zhì)。2010，29(S1)(上接第70頁)進(jìn)行統(tǒng)計、分析和整理，提高環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量，實現(xiàn)生態(tài)文明建 (02)設(shè)目標(biāo)。 2鄭劍平．淺議環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)可靠性分析方法及其提高途徑．環(huán)境參考文獻(xiàn) 2012(S1)1 張磊．淺論環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的綜合分析方法．資源節(jié)約與環(huán)保．2014(上接第72頁)sortium in Non-Woven Biological Rotating Contaetor．BioresoureeTechnology，2008，99(17)9曹天昊，王淑瑩，苗蕾，等．不同基質(zhì)濃度下SBR進(jìn)水方式對Anam—mox的影響．中國環(huán)境科學(xué)，2015，35(8)10 Kartal B。Rattray J。Van Niftrik L A，et a1．Candidatus“AnmrIlox—oglobus propionicus”a new propionate oxidizillg species of anaerobicallllllonl‘um o)【id=ing bactecia．Systematic Apphed Microbiology，2007．30“操沈彬。王淑瑩，吳程程。等．有機(jī)物對Anammox系統(tǒng)的沖擊影響．中國環(huán)境科學(xué)，2013，33(12)12傅金祥．童穎，于鵬飛．有機(jī)物對Anammox的雙向影響及抑制解除．工業(yè)水處理應(yīng)用技術(shù)交流大會．2014我國加大地?zé)崂酶鶕?jù)《中國“十三五”地?zé)岙a(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》征求意見稿，到 電、種植、養(yǎng)殖、洗浴等，共可替代標(biāo)煤7200萬t。2020年我國地?zé)峁┡评涿娣e將累計達(dá)68億n12．加上發(fā)

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