随着经济的发展，科技的进步，城市化和工业化的进程不断加快，水体受污染情况也日益彰显出来。水体富营养化作为水体表观的污染现象，已经受到人们的重视。污水处理厂中的氮指标也成为了污水排放的一个重要标准。但是就目前而言，硝化反硝化是我们主要的脱氮方法。但是这些也存在着效率低，剩余污泥量大，能耗高等特点。因此，研究开发新型的，低耗的脱氮技术已经成为了现如今污水控制工程领域的重要研究方向。

一、厌氧氨氧化究竟有多热

 在目前的污水处理领域，如果说不知道厌氧氨氧化技术，真觉得有点不好意思。

 (1)厌氧氨氧化是未来概念厂的核心技术

 降低能耗：由于厌氧氨氧化工艺是在厌氧条件下直接将氨氮和亚硝氮转化成氮气，同时在好氧段只需将氨氮氧化为亚硝氮，省略后续亚硝氮氧化为硝态氮，所以节省了曝气量。

 能源回收：厌厌氧氨氧化菌将传统反硝化过程所需的外加碳源全部省略，污水中的有机物可限度的进行回收产甲烷，而不是被氧化成二氧化碳。产生的甲烷又可以作为能源重新利用，从而使污水变废为宝，成为“液体黄金”。

 因此说，厌氧氨氧化的出现使得污水处理厂从耗能除污的末端，有机会转化为零能耗或者能源输出的化工厂。

下面我们详细来了解厌氧氨氧化的前世今生。

 二、脱氮工艺的发展 

传统的脱氮工艺采用的是硝化-反硝化工艺。通常的硝化过程是指在好氧情况下，利用好氧硝化菌将水中的氨氧化为硝酸根。这一过程分两步进行：一步是，氨氧化菌（AOB）将水中的氨氧化为亚硝酸根离子；二部是亚硝酸盐氧化菌将亚硝酸盐氧化为硝酸盐。反硝化是指在厌氧情况下，厌氧反硝化菌将硝酸根转化为无害氮气的过程。

 随着研究的进行，科学工作者在原来的硝化反硝化基础上进行改进，开发出了短程硝化反硝化新型技术。相比较硝化反硝化过程来言，短程硝化反硝化是指把硝化反应控制在产亚硝酸盐的阶段，阻止进一步的硝酸根的形成，然后在厌氧情况下利用反硝化菌进行反硝化。这样的话，脱氮过程相比较原来的硝化反硝化来说在过程上减少了，能够减少反应中对氧气以及碳源的需求。

 自上世纪90年代起，厌氧氨氧化现象开始被发现，随后，厌氧氨氧化作为一种新型的脱氮工艺开始进入人们的视线。厌氧氨氧化是指在缺氧情况下，以亚硝酸盐为电子受体将氨氧化为氮气。这一发现引起了水处理工程师广泛的关注以及浓厚的兴趣。

三、厌氧氨氧化概述 

1995年，荷兰的Mulder发现厌氧流化床中氨和硝酸盐浓度同步下降的情况，而传统观点认为厌氧情况下氨不会被生物降解，他认为这是一种新的氮转化过程，并将这一过程命名为厌氧氨氧化过程。

 随后，van de Graaf等证明厌氧氨氧化是一个生物反应，推测电子受体是亚硝酸盐而不是硝酸盐。并用厌氧流化床富集了后来被称为厌氧氨氧化菌（AAOB）的细箘。 但是，科学家们对AAOB的提纯培养均以失败告终。直到1999年，Strous通过离心分离的方法分离出AAOB菌株，并且通过16S RNA测序，确认AAOB是浮霉菌门的成员。

四、厌氧氨氧化

 厌氧氨氧化是指在缺氧条件下，以亚硝酸盐做为电子受体，将氨转化为氮气，同时伴随着以亚硝酸盐为电子受体固定二氧化碳并产生硝酸盐的生物过程。厌氧氨氧化实际包括两个过程：一过程，分解（产能）代谢：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，并把产生的能源以ATP的形式储存起来。二过程，合成代谢：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。执行这一过程的就是AAOB。

 硝化菌在氨氧化过程中产生亚硝酸盐，为AAOB提供基质，因此，短程硝化作为给厌氧氨氧化提供亚硝酸盐的反应过程，一般和厌氧氨氧化联系在一起。污水处理中氨氮是污水的一重要指标，在前置短程硝化的情况下，利用AOB将部分氨氮氧化为亚硝酸盐，然后AAOB通过分解和合成代谢将氨和亚硝酸盐反应掉，生成氮气以及少量的硝酸盐。执行这一过程的就是AAOB。这一过程中高浓度的亚硝酸盐对AAOB有抑制作用，所以工艺中亚硝酸盐浓度应保持在较低范围。

 AAOB生长非常缓慢，倍增时间需要7—22天，目前还无法纯化培养，只能通过离心分离的办法提纯得到纯度为99.8%的AAOB。这使得AAOB的研究受到阻碍，也给厌氧氨氧化工艺的应用和推广带来诸多不便。

 和传统的硝化反硝化工艺相比，厌氧氨氧化具有以下几个优点：

 ①　厌氧氨氧化在缺氧条件下进行，不需要曝气装置供氧，，可以减少能源的消耗。

 ②　厌氧氨氧化以CO2作为碳源，不需要提供外加碳源，减少对碳源的消耗。

 ③　AAOB生长缓慢，产泥量低，减少剩余污泥量，污泥处置费用低。

 ④　AAOB去除负荷高。氮负荷可达9.5kg/（m3·d）。

 环境中对AAOB的影响因素：

1. 基质和产物 

一般认为，AAOB对高浓度的氨氮和硝酸盐有较高的耐受度，但是高浓度的亚硝酸盐对AAOB有明显的抑制作用，亚硝酸盐在浓度达到0.1g/L时，就会完全抑制AAOB的作用，加入少量的NH2OH或者N2H4就可以使其恢复活性。

 2. 溶解氧 

AAOB是严格厌氧箘，因此其活性容易受到溶解氧（DO）的抑制。研究表明，氧分压在0.5%空气饱和时，氨和亚硝酸盐的转化完全停止。厌氧氨氧化被低浓度氧气抑制说明：理论上可通过间歇曝气完成短程硝化和厌氧氨氧化在同一容器内进行。

 3. 有机物

 研究表明，有机物存在会对AAOB的生长产生不利影响，存在一定有机物的情况下，AAOB难以和反硝化菌竞争亚硝酸盐。Tang等发现，在COD2-_N为2.92时，厌氧氨氧化受到抑制，异养反硝化菌成为优势菌种，在这一条件下长期运行会使厌氧氨氧化脱氮性难以恢复。

五、总结

 厌氧氨氧化作为一种新型的脱氮工艺，它的发现是污水处理领域的一大变革。相比较原来的硝化反硝化工艺以及短程硝化反硝化来说，厌氧氨氧化有着明显的优势，但是，由于菌种自身存在着增殖速度慢等问题，所以给研究以及应用带来了诸多问题。充分了解AAOB的细胞特性和生理特点，以及在污水处理中可能存在的问题，提出切实可行有效的新型工艺是众心所向的重要课题。

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