厌氧氨氧化富集培养研究及其工业应用进展.PDF

2009 年给水厂、污水厂升级改造及节能减排新技术新工艺研讨会论文集 厌氧氨氧化富集培养研究及其工业应用进展 1 1 1 1,2 李 祥 ，郑宇慧 ，黄 勇 ，袁 怡 (1.苏州科技学院 环境科学与工程学院，江苏 苏州 215011 ；2. 同济大学 环境学院，上海 200092) 摘 要:在处理高氨氮废水方面，厌氧氨氧化工艺与传统硝化—反硝化生物脱氮工艺相比具有较 高的脱氮效能，近几年得到了快速发展。但是由于厌氧氨氧化细菌所需要的培养条件及其自身特 性使得其不能很快地在实际污水处理中得到广泛推广。在总结厌氧氨氧化富集培养研究进展及其 向工业化发展的基础上，讨论了厌氧氨氧化工艺以后发展的方向及其需要解决的问题。 关键词：厌氧氨氧化；生物脱氮；富集培养 随着人们生活水平和工业化程度的不断提高，含氮污染物的排放量也在不断增加，氮污染问 题也开始引起人们的高度关注，传统的硝化— 反硝化脱氮方法已经很难满足目前高氨氮废水的处 理要求。因此，寻找一些低耗能、高效率的生物脱氮工艺成为许多水处理工作者的研究热点。 厌氧氨氧化是指在厌氧的条件下将NH4+-N 和NO2--N 转化为N2 的过程。在此反应过程中不需 要有机物和氧气的参与，使得其脱氮成本大幅降低。目前的工程应用表明，传统的脱氮成本为2～ 5 欧元/(kgN) ，而采用厌氧氨氧化技术其脱氮成本仅为传统的1/10 左右[1] 。因此厌氧氨氧化工艺的 高效廉价性得到人们更多的关注。但是厌氧氨氧化细菌倍增时间长达 11d，限制了其工业化的发展, 使得目前此技术基本处于实验室理论研究阶段。 本文对厌氧氨氧化目前研究现状及其次向工业化发展的研究进展进行一些综述和讨论，并在 此基础上提出厌氧氨氧化朝工业化发展时还需解决的一些问题。 1 厌氧氨氧化富集培养研究进展 经过十多年的研究，人们已经初步探明厌氧氨氧化反应的机制、厌氧氨氧化作用菌的生理特 征等问题[2、3] [2] ，在通过人工配水对厌氧氨氧化菌进行富集培养方面，获得了较大的成果 。 在厌氧氨氧化反应器启动方面，目前的研究表明，厌氧氨氧化菌普遍存在于处理污水的活性 污泥中，采用不同的种泥源均能够启动厌氧氨氧化反应器[4] 。由于厌氧氨氧化菌倍增时间长，体积 较小，在培养过程中易流失，及其对氧气的敏感性使得反应器启动非常缓慢。通过目前的研究表 明，采用悬浮污泥启动反应器一般需要3~5 个月，有的甚至长达 200d[4]，以致其氮容积去除负荷 很难得到提高。然而利用不同生物膜启动厌氧氨氧化反应器可以很好地避免这些不利因素对厌氧 氨氧化菌生长的影响[5~7] 。 [5] 马富国 等采用自养型硝化生物膜启动厌氧氨氧化反应器，经过110d 的培养，成功启动了厌 氧氨氧化反应器，氮容积负荷达到 0.1kgN/(m3 [6] .d)。张蕾 等接种硝化污泥采用竹炭作为载体经过 144d 的培养，氮容积去除负荷达到3.2 kgN/(m3 [7] .d)。Tsushima 等 利用装有无纺滤布的上流式固定 床生物膜反应器进行了普通污泥筛选富集厌氧氨氧化菌的试验，在富集247d 后，反应器内的总氮 基金项目：江苏省环境科学与工程重点实验室开放课题（ZD081202 ）；苏州科技学院重点学科建设项目（AO030702 ） - 225 - 2009 年给水厂、污水厂升级改造及节能减排新技术新工艺研讨会论文集 3 去除率达到了26.0 kgN/(m .d)，成为到目前为止所获得脱氮效率最高的报道。由此可见，向反应器 内投加载体能够形成很好的厌氧和微生物附着生长的环境，有利于厌氧氨氧化富集培养。 厌氧氨氧化能够成为生物脱氮领域研究的热点，其重要原因在于其能够高效地处理低碳氮比 的废水，减少反硝化过程中有机物的添加。表1 为不同高氨氮废水