隨著經(jīng)濟的發(fā)展，科技的進步，城市化和工業(yè)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(yǎng)化作為水體表觀的污染現(xiàn)象，已經(jīng)受到人們的重視。污水處理廠中的氮指標也成為了污水排放的一個重要標準。但是就目前而言，硝化反硝化是我們主要的脫氮方法。但是這些也存在著效率低，剩余污泥量大，能耗高等特點。因此，研究開發(fā)新型的，低耗的脫氮技術已經(jīng)成為了現(xiàn)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

 在目前的污水處理領域，如果說不知道厭氧氨氧化技術，真覺得有點不好意思。

 (1)厭氧氨氧化是未來概念廠的核心技術

 降低能耗：由于厭氧氨氧化工藝是在厭氧條件下直接將氨氮和亞硝氮轉化成氮氣，同時在好氧段只需將氨氮氧化為亞硝氮，省略后續(xù)亞硝氮氧化為硝態(tài)氮，所以節(jié)省了曝氣量。

 能源回收：厭厭氧氨氧化菌將傳統(tǒng)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產(chǎn)甲烷，而不是被氧化成二氧化碳。產(chǎn)生的甲烷又可以作為能源重新利用，從而使污水變廢為寶，成為“液體黃金”。

 因此說，厭氧氨氧化的出現(xiàn)使得污水處理廠從耗能除污的末端，有機會轉化為零能耗或者能源輸出的化工廠。

下面我們詳細來了解厭氧氨氧化的前世今生。

 二、脫氮工藝的發(fā)展 

傳統(tǒng)的脫氮工藝采用的是硝化-反硝化工藝。通常的硝化過程是指在好氧情況下，利用好氧硝化菌將水中的氨氧化為硝酸根。這一過程分兩步進行：一步是，氨氧化菌（AOB）將水中的氨氧化為亞硝酸根離子；二部是亞硝酸鹽氧化菌將亞硝酸鹽氧化為硝酸鹽。反硝化是指在厭氧情況下，厭氧反硝化菌將硝酸根轉化為無害氮氣的過程。

 隨著研究的進行，科學工作者在原來的硝化反硝化基礎上進行改進，開發(fā)出了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產(chǎn)亞硝酸鹽的階段，阻止進一步的硝酸根的形成，然后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了，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(xiàn)象開始被發(fā)現(xiàn)，隨后，厭氧氨氧化作為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，以亞硝酸鹽為電子受體將氨氧化為氮氣。這一發(fā)現(xiàn)引起了水處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(fā)現(xiàn)厭氧流化床中氨和硝酸鹽濃度同步下降的情況，而傳統(tǒng)觀點認為厭氧情況下氨不會被生物降解，他認為這是一種新的氮轉化過程，并將這一過程命名為厭氧氨氧化過程。

 隨后，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。并用厭氧流化床富集了后來被稱為厭氧氨氧化菌（AAOB）的細箘。 但是，科學家們對AAOB的提純培養(yǎng)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，并且通過16S RNA測序，確認AAOB是浮霉菌門的成員。

四、厭氧氨氧化

 厭氧氨氧化是指在缺氧條件下，以亞硝酸鹽做為電子受體，將氨轉化為氮氣，同時伴隨著以亞硝酸鹽為電子受體固定二氧化碳并產(chǎn)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（產(chǎn)能）代謝：以氨為電子供體，亞硝酸鹽為電子受體，兩者以1:1的比例反應生成氮氣，并把產(chǎn)生的能源以ATP的形式儲存起來。二過程，合成代謝：以亞硝酸鹽為電子受體提供還原力，利用碳源二氧化碳以及分解代謝產(chǎn)生的ATP合成細胞物質，并在這一過程中產(chǎn)生硝酸鹽。執(zhí)行這一過程的就是AAOB。

 硝化菌在氨氧化過程中產(chǎn)生亞硝酸鹽，為AAOB提供基質，因此，短程硝化作為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(lián)系在一起。污水處理中氨氮是污水的一重要指標，在前置短程硝化的情況下，利用AOB將部分氨氮氧化為亞硝酸鹽，然后AAOB通過分解和合成代謝將氨和亞硝酸鹽反應掉，生成氮氣以及少量的硝酸鹽。執(zhí)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范圍。

 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(yǎng)，只能通過離心分離的辦法提純得到純度為99.8%的AAOB。這使得AAOB的研究受到阻礙，也給厭氧氨氧化工藝的應用和推廣帶來諸多不便。

 和傳統(tǒng)的硝化反硝化工藝相比，厭氧氨氧化具有以下幾個優(yōu)點：

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

 ②　厭氧氨氧化以CO2作為碳源，不需要提供外加碳源，減少對碳源的消耗。

 ③　AAOB生長緩慢，產(chǎn)泥量低，減少剩余污泥量，污泥處置費用低。

 ④　AAOB去除負荷高。氮負荷可達9.5kg/（m3·d）。

 環(huán)境中對AAOB的影響因素：

1. 基質和產(chǎn)物 

一般認為，AAOB對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AAOB有明顯的抑制作用，亞硝酸鹽在濃度達到0.1g/L時，就會完全抑制AAOB的作用，加入少量的NH2OH或者N2H4就可以使其恢復活性。

 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：理論上可通過間歇曝氣完成短程硝化和厭氧氨氧化在同一容器內進行。

 3. 有機物

 研究表明，有機物存在會對AAOB的生長產(chǎn)生不利影響，存在一定有機物的情況下，AAOB難以和反硝化菌競爭亞硝酸鹽。Tang等發(fā)現(xiàn)，在COD2-_N為2.92時，厭氧氨氧化受到抑制，異養(yǎng)反硝化菌成為優(yōu)勢菌種，在這一條件下長期運行會使厭氧氨氧化脫氮性難以恢復。

五、總結

 厭氧氨氧化作為一種新型的脫氮工藝，它的發(fā)現(xiàn)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，厭氧氨氧化有著明顯的優(yōu)勢，但是，由于菌種自身存在著增殖速度慢等問題，所以給研究以及應用帶來了諸多問題。充分了解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眾心所向的重要課題。

廣東省佛山市南海區(qū)慧星化工有限公司

 聯(lián)系方式:18664218741 

公司傳真:0757-81826805

 公司地址:廣東省佛山市南海區(qū)大瀝鎮(zhèn)博愛東路高鳴城慧星化工有限公司