引言

　　隨著科技的迅速發(fā)展，工業(yè)化和城市化程度的不斷提高，水體富營養(yǎng)化的問題日益嚴(yán)重，使得水資源更加緊張.而氮是引起水體富營養(yǎng)化的主要因素.所以越來越多的國家和地區(qū)制定了氮排放標(biāo)準(zhǔn).因此，研究開發(fā)經(jīng)濟(jì)、的脫氮技術(shù)已成為控制工程領(lǐng)域的研究重點(diǎn).

　　生物處理法作為19 世紀(jì)末廢水處理新型技術(shù)，與物化處理法相比具有處理費(fèi)用低，不會對環(huán)境造成二次污染等優(yōu)點(diǎn).因此，生物處理法至今已成為世界各國污水二、三級處理的主要手段.*氮元素可在相應(yīng)微生物的作用下轉(zhuǎn)化成各種氧

化態(tài)和化學(xué)形式(目前已知的生物氮循環(huán)途徑如 圖 1所示)，因此在污水生物脫氮處理中衍生了大量組合工藝.而厭氧氨氧化過程是目前zui捷徑的生物脫氮過程，因此被譽(yù)為前景的污水脫氮工藝.為了更好的將厭氧氨氧化工藝應(yīng)用到實(shí)際規(guī)模中，本文著重對

厭氧氨氧化菌的發(fā)現(xiàn)及其與污水處理中常見細(xì)菌的協(xié)同與競爭關(guān)系進(jìn)行了詳細(xì)的綜述.旨在為厭氧氨氧化工藝在污水生物處理中的應(yīng)用提供理論依據(jù)，并為今后厭氧氨氧化工藝的研究方向提出一些意見.

　　圖 1 氮循環(huán)示意圖

　　2 厭氧氨氧化概述

　　早在1976年，Broda預(yù)言在自然界中存在一種以NO-2或NO-3作為電子受體把NH+4氧化成N2的化能自養(yǎng)型細(xì)菌.直到1995年，Mulder等處理酵母廢水的反硝化流化床反應(yīng)器內(nèi)發(fā)現(xiàn)了NH+4消失的現(xiàn)象，從而證實(shí)了厭氧氨氧化反應(yīng)的存在.

　　厭氧氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation，Anammox)是在缺氧條件下以亞硝酸鹽(NO-2)為電子受體將氨(NH+4)轉(zhuǎn)化成氮?dú)?N2)，同時(shí)伴隨著以亞硝酸鹽為電子供體固定CO2并產(chǎn)生硝酸鹽(NO-3)的生物過程.執(zhí)行該過程的微生物稱之為厭氧氨氧化菌(Anaerobic ammonium oxidation bacteria，AAOB)，其化學(xué)計(jì)量學(xué)方程式如下：

　　1NH+4+1.32NO-2+0.066HCO-3+0.13H+→ 1.02N2+0.26NO-3+0.066CH2O0.5N0.15+2.03H2O

　　由于氨氧化細(xì)菌(Ammonium oxidation bacteria，AOB)可將氨氧化成亞硝酸鹽，為AAOB提供基質(zhì)，所以目前對厭氧氨氧化工藝的應(yīng)用通常與短程

硝化(亞硝化)在一起. 圖 2為亞硝化-厭氧氨氧化工藝與傳統(tǒng)的硝化-反硝化工藝的對比，通過對比可知亞硝化-厭氧氨氧化工藝具有如下優(yōu)點(diǎn)：

　　圖 2 硝化-反硝化工藝與亞硝化-厭氧氨氧化工藝的比較

　?、賲捬醢毖趸谌毖鯒l件下進(jìn)行，無需氧氣的供應(yīng)，可節(jié)省62.5%的能源消耗.

　?、趨捬醢毖趸詿o機(jī)碳(CO2或HCO-3)為碳源，無需投加有機(jī)碳，大大節(jié)省了碳源.

　　③亞硝化-厭氧氨氧化所產(chǎn)生的CO2與普通的硝化-反硝化系統(tǒng)相比減少90%.

　?、蹵AOB生長緩慢、產(chǎn)率低，因此工藝剩余污泥量少，污泥處置費(fèi)用低.

　?、輩捬醢毖趸コ始暗コ?fù)荷較高，從而能夠減少工藝占地面積，降低工藝基建成本.

　　AAOB是一群分支很深的浮霉?fàn)罹?AAOB生長緩慢，在30~40℃條件下，其倍增時(shí)間為10~14 d，細(xì)胞產(chǎn)率為0.11 g(VSS)/g(NH+4)，如果對培養(yǎng)條件進(jìn)行優(yōu)化，其倍增時(shí)間可縮短至4.8 d，甚至1.8 d.如表 1所示為目前已發(fā)現(xiàn)的5屬17種Anammox菌.

相關(guān)研究表明，AAOB為地球氮循環(huán)做出了巨大貢獻(xiàn)，目前已在自然環(huán)境和人工環(huán)境中發(fā)現(xiàn)了大量AAOB的存在.其中厭氧的自然生態(tài)系統(tǒng)包括：海洋沉積物和海洋水體、淡水沉積物和淡水水體、紅樹林地區(qū)(以及陸地生態(tài)系統(tǒng)等.而在人工生態(tài)系統(tǒng)中包括：污水處理

廠、海洋循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)、垃圾滲濾液處理系統(tǒng).此外，人們以各種環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的AAOB作為基礎(chǔ)，將其引入污水處理系統(tǒng)，循序漸進(jìn)地對AAOB進(jìn)行馴化培養(yǎng)以處理各類廢水，包括實(shí)驗(yàn)室規(guī)模、中試規(guī)模及實(shí)際規(guī)模的污泥消化液、垃圾滲濾液、焦化廢水、味精廢水、養(yǎng)豬廢水(以及制藥廢水等.