Anammox是在无氧条件下,以氨为电子供体、亚硝酸为电子受体,产生氮气和硝酸的生物反应。Anammox包括两个过程:一是分解(产能)代谢,即以氨为电子供体,亚硝酸盐为电子受体,两者以1:1的比例反应生成氮气,并把产生的能量以ATP的形式储存起来;二是合成代谢,即以亚硝酸盐为电子受体提供还原力,利用碳源二氧化碳以及分解代谢产生的ATP合成细胞物质,并在这一过程中产生硝酸盐。厌氧氨氧化菌 (Anaerobic ammonia oxidation bacteria, AnAOB) 是厌氧氨氧化的实施者。. v. Q% g; \2 L' B- w
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NH4++ NO2-= N2+ 2H2O,ΔG=-358kg/mol 1 y: a) A( I" z- \% K3 c9 N5 p 5 Q7 l# Q I# K$ P* v# @ R厌氧氨氧化的发生进程主要分为两大步:“第一个过程是部分亚硝化(Partial Nitritation),在这个过程中只有大约55%的氨氮需要转化为亚硝酸盐氮;第二个过程是厌氧氨氧化(Anammox),氨氮在厌氧条件下,被亚硝酸氮作为电子受体,氧化成氮气。因此它也被称作PN/A工艺。" E* l( W$ s9 [0 @
1 y" O, O4 l7 ?. D1 K1 I/ x; X; A 0 J$ r7 W: F" d7 @5 A( o 8 K. J7 X; a `+ ~4 X( h% O ' d( m* w4 P) ^- Z |! v% Z在这过程中,大约89%的无机氮都将被转化产生氮气,另外11%的无机氮被转化为硝酸盐氮,与传统硝化反硝化工艺相比,厌氧氨氧化工艺有着巨大的技术优势,其曝气能耗只有传统工艺的55-60%;该工艺几乎无需碳源,如果为了去除硝酸盐产物需要在厌氧氨氧化过程中投加碳源,其投加量也比传统工艺中碳源投加量降低90%;厌氧氨氧化工艺可以减少45%碱度消耗量。同时,厌氧氨氧化工艺的污泥产量也远低于传统脱氮工艺,这将显著降低剩余污泥的处理和处置成本。 4 {( Y6 ~& P* s 0 ^3 }: j1 r) ~5 ~- h. e4 O( k厌氧氨氧化在市政污水应用的难点 2 z4 l7 f* N7 n1 }, B: y; V" z7 K" B
在全球范围内的厌氧氨氧化工程统计中,75%的项目是处理污泥消化液。消化污泥脱水液水质水量特点非常适合厌氧氨氧化工艺。正是因为消化液上述特点,工程主要用于污泥消化液的高温高浓度氨氮废水处理(35 ℃,NH4-N> 1000 mg/L),如今工程界都将目光投到主流厌氧氨氧化上。市政污水的氨氮浓度约为15-50mg/L,水温为8-25℃。面对这样的条件,anammox菌的活性一般会下降。在主流污水处理系统中为anammox菌创造合适的生存条件是目前需要解决的挑战,包括了anammox和AOB菌(氨氮化菌,将氨氮转化成亚硝酸盐)的富集,以及NOB菌(亚硝酸盐氧化菌,将亚硝酸盐转化成硝酸盐)的抑制等。 ! z3 C- T# l7 s5 m7 r; O+ @2 U, e
1、温度 1 c8 j# t& ^/ E- v+ j6 Q" o# _3 f5 }* Y1 M6 a4 N/ ]+ o7 Y$ L
微生物的代谢活性很大程度上受到温度的影响。前期的研究结果表明,35℃是Anammox 菌生物代谢最快,并且繁殖周期最短的最适温度。然而,大多数实际城市污水的水温较低(10 ~ 25℃),尤其是一些高纬度如我国北方地区,废水温度常低于10℃。Anammox 在这些地区的应用效果及稳定性是一个巨大的挑战。$ K1 b( A6 M/ g1 K& V- T) k1 m) d
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城市污水主流温度一般为 10~20 ℃左右, 低于AnAOB(25~40 ℃) 生长的最适宜温度, 这会影响Anammox 的性能。. l7 z1 L& y8 p% ~6 {; T6 L8 P! l