随著(zhe)經濟的發展，科技的進步，城市化和工業化的進程不斷加快，水體受污染情況也日益彰顯出來。水體富營養化作爲水體表觀的污染現象，已經受到人們的重視。污水處理廠中的氮指标也成爲瞭(le)污水排放的一個重要标準。但是就目前而言，硝化反硝化是我們主要的脫氮方法。但是這些也存在著(zhe)效率低，剩餘污泥量大，能耗高等特點。因此，研究開發新型的，低耗的脫氮技術已經成爲瞭(le)現如今污水控制工程領域的重要研究方向。

一、厭氧氨氧化究竟有多熱

 在目前的污水處(chù)理領域，如果說不知道厭氧氨氧化技術，真覺得有點(diǎn)不好意思。

 (1)厭氧氨氧化是未來概念廠的核心技術

 降低能耗：由於(yú)厭氧氨氧化工藝是在厭氧條件下直接将氨氮和亞硝氮轉化成氮氣
，同時在好氧段隻需将氨氮氧化爲亞硝氮，省略後續亞硝氮氧化爲硝态氮，所以節省瞭(le)曝氣量。

 能源回收：厭厭氧氨氧化菌将傳統反硝化過程所需的外加碳源全部省略，污水中的有機物可限度的進行回收産甲烷，而不是被氧化成二氧化碳。産生的甲烷又可以作爲能源重新利用，從而使污水變(biàn)廢爲寶(bǎo)，成爲“液體黃金”。

 因此說，厭氧氨氧化的出現使得污水處(chù)理廠(chǎng)從耗能除污的末端，有機會轉化爲零能耗或者能源輸出的化工廠(chǎng)。

下面我們詳細來(lái)瞭(le)解厭氧氨氧化的前世今生
。

 二、脫氮工藝的發展 

傳(chuán)統的脫氮工藝採(cǎi)用的是硝化-反硝化工藝。通常的硝化過程是指在好氧情況下，利用好氧硝化菌将水中的氨氧化爲硝酸根。這一過程分兩步進行：一步是，氨氧化菌（AOB）将水中的氨氧化爲亞硝酸根離子；二部是亞硝酸鹽氧化菌将亞硝酸鹽氧化爲硝酸鹽。反硝化是指在厭氧情況下，厭氧反硝化菌将硝酸根轉化爲無害氮氣的過程。

 随著(zhe)研究的進行，科學工作者在原來的硝化反硝化基礎上進行改進，開發出瞭(le)短程硝化反硝化新型技術。相比較硝化反硝化過程來言，短程硝化反硝化是指把硝化反應控制在産亞硝酸鹽的階段，阻止進一步的硝酸根的形成，然後在厭氧情況下利用反硝化菌進行反硝化。這樣的話，脫氮過程相比較原來的硝化反硝化來說在過程上減少瞭(le)，能夠減少反應中對氧氣以及碳源的需求。

 自上世紀90年代起，厭氧氨氧化現象開始被發現，随後，厭氧氨氧化作爲一種新型的脫氮工藝開始進入人們的視線。厭氧氨氧化是指在缺氧情況下，以亞硝酸鹽爲電子受體将氨氧化爲氮氣。這一發現引起瞭(le)水處(chù)理工程師廣泛的關注以及濃厚的興趣。

三、厭氧氨氧化概述 

1995年
，荷蘭的Mulder發現厭氧流化床中氨和硝酸鹽濃度同步下降的情況，而傳(chuán)統觀點認爲厭氧情況下氨不會被生物降解，他認爲這是一種新的氮轉化過程，並(bìng)将這一過程命名爲厭氧氨氧化過程。

 随後，van de Graaf等證明厭氧氨氧化是一個生物反應，推測電子受體是亞硝酸鹽而不是硝酸鹽。並(bìng)用厭氧流化床富集瞭(le)後來被稱爲厭氧氨氧化菌（AAOB）的細箘
。 但是，科學家們對AAOB的提純培養均以失敗告終
。直到1999年，Strous通過離心分離的方法分離出AAOB菌株，並(bìng)且通過16S RNA測序，確認AAOB是浮黴菌門的成員。

四、厭氧氨氧化

 厭氧氨氧化是指在缺氧條件下，以亞硝酸鹽做爲電子受體，将氨轉化爲氮氣，同時伴随著(zhe)以亞硝酸鹽爲電子受體固定二氧化碳並(bìng)産生硝酸鹽的生物過程。厭氧氨氧化實際包括兩個過程：一過程，分解（産能）代謝
：以氨爲電子供體，亞硝酸鹽爲電子受體，兩者以1:1的比例反應生成氮氣，並(bìng)把産生的能源以ATP的形式儲存起來。二過程，合成代謝：以亞硝酸鹽爲電子受體提供還原力，利用碳源二氧化碳以及分解代謝産生的ATP合成細胞物質，並(bìng)在這一過程中産生硝酸鹽。執行這一過程的就是AAOB。

 硝化菌在氨氧化過程中産(chǎn)生亞硝酸鹽，爲AAOB提供基質，因此，短程硝化作爲給厭氧氨氧化提供亞硝酸鹽的反應過程，一般和厭氧氨氧化聯系在一起。污水處(chù)理中氨氮是污水的一重要指标，在前置短程硝化的情況下，利用AOB将部分氨氮氧化爲亞硝酸鹽，然後AAOB通過分解和合成代謝将氨和亞硝酸鹽反應掉，生成氮氣以及少量的硝酸鹽。執行這一過程的就是AAOB。這一過程中高濃度的亞硝酸鹽對AAOB有抑制作用，所以工藝中亞硝酸鹽濃度應保持在較低範圍。

 AAOB生長非常緩慢，倍增時間需要7—22天，目前還無法純化培養，隻能通過離心分離的辦(bàn)法提純得到純度爲99.8%的AAOB。這使得AAOB的研究受到阻礙(ài)，也給厭氧氨氧化工藝的應用和推廣帶來諸多不便。

 和傳(chuán)統的硝化反硝化工藝相比，厭氧氨氧化具有以下幾個優點(diǎn)：

 ①　厭氧氨氧化在缺氧條件下進(jìn)行，不需要曝氣裝置供氧，，可以減(jiǎn)少能源的消耗。

 ②　厭氧氨氧化以CO2作爲碳源，不需要提供外加碳源，減(jiǎn)少對(duì)碳源的消耗。

 ③　AAOB生長(zhǎng)緩慢，産(chǎn)泥量低，減少剩餘污泥量，污泥處置費用低。

 ④　AAOB去除負(fù)荷高。氮負(fù)荷可達(dá)9.5kg/（m3·d）。

 環(huán)境中對(duì)AAOB的影響因素：

1. 基質和産物 

一般認爲，AAOB對(duì)高濃度的氨氮和硝酸鹽有較高的耐受度，但是高濃度的亞硝酸鹽對(duì)AAOB有明顯的抑制作用，亞硝酸鹽在濃度達(dá)到0.1g/L時，就會完全抑制AAOB的作用，加入少量的NH2OH或者N2H4就可以使其恢複活性。

 2. 溶解氧 

AAOB是嚴格厭氧箘，因此其活性容易受到溶解氧（DO）的抑制。研究表明，氧分壓在0.5%空氣飽(bǎo)和時，氨和亞硝酸鹽的轉化完全停止。厭氧氨氧化被低濃度氧氣抑制說明：理論上可通過(guò)間歇曝氣完成短程硝化和厭氧氨氧化在同一容器内進行。

 3. 有機物

 研究表明，有機物存在會對AAOB的生長(zhǎng)産(chǎn)生不利影響，存在一定有機物的情況下，AAOB難以和反硝化菌競争亞硝酸鹽。Tang等發現，在COD2-_N爲2.92時，厭氧氨氧化受到抑制，異養反硝化菌成爲優勢菌種，在這一條件下長(zhǎng)期運行會使厭氧氨氧化脫氮性難以恢複。

五、總結

 厭氧氨氧化作爲一種新型的脫氮工藝，它的發現是污水處理領域的一大變革。相比較原來的硝化反硝化工藝以及短程硝化反硝化來說，厭氧氨氧化有著(zhe)明顯的優勢，但是，由於菌種自身存在著(zhe)增殖速度慢等問題，所以給研究以及應用帶來瞭(le)諸多問題。充分瞭(le)解AAOB的細胞特性和生理特點，以及在污水處理中可能存在的問題，提出切實可行有效的新型工藝是衆心所向的重要課題。

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