厭氧氨氧化細菌的培養及影響因素

劉紹霆等

摘要：文章介紹了通過培養和馴化厭氧污泥、好氧污泥等，使厭氧微生物具有降解氨氮的能力，并通過試驗，考察不同條件下厭氧氨氧化細菌降解氨氮的能力。

關鍵詞：厭氧氨；氧化細菌；厭氧氨氧化；馴化污泥

中圖分類號：Q935 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）14-0080-02

隨著氨氮排放標準的日益嚴格，傳統的A-O工藝需要大量能耗以及需要大量酸堿和外加碳源等，不符合可持續發展的目標，目前出現了一些新型的生物脫氮途徑，如好氧反硝化、異養硝化、同時硝化反硝化、厭氧氨氧化等。其中厭氧氨氧化由于消耗能源較少，且不需要外加酸堿以及碳源而成為一種最有前途的脫氮途徑。

1 培養和馴化污泥

在UASB罐中加入好氧污泥、酸化泥、硝化菌、反硝化菌，加入量約占總體積的1/3左右。將硫酸氨和亞硝酸鈉按1∶1（質量比）用自來水配好，濃度約為50mg/L，用甲醇配COD50mg/L，將它們加入到UASB罐中，直至加滿為止。一開始停留5d左右，以后每天連續進少量的相同濃度的配水，同時排出少量的水，并且每天用增壓泵攪拌三次，每次兩分鐘左右。直到氨氮降解的情況開始出現。

2 不同碳氮比對降解的影響

配制不同碳氮比的廢水，用恒流泵連續加入到UASB罐中，控制停留時間為2d，氨氮和亞硝氮控制在1∶1左右，進水pH控制在7.2左右，其他因素控制不變。實驗結果見

表1。

從表1可以看出：

（1）當COD非常充足時，降解速率比較低，原因可能是由于反硝化作用比較強，導致亞硝氮不足和pH較高，從而影響了降解速率。

（2）當COD較低時，降解速率一般較低，其原因可能是該降解過程應該也是一種反硝化作用，其需要比較充足的COD，所以當COD較低時，其降解速率就受到了一定的影響。

（3）當進水碳氮比在2左右時，降解速率最快。

（4）由上面可以看出厭氧氨氧化菌與硝化菌可能存在某種內在的聯系。常見的反硝化菌也可能在厭氧氨氧化過程中起了一定的作用。

3 不同停留時間對降解的影響

控制進水濃度不變，將氨氮和亞硝氮按1∶1（濃度比）加入，給予比較充足的COD，調進水pH為7.2左右，結果如表2所示。

從表2可以看出：

隨著時間的延長，總的降解率在不斷上升，最高能達到34.8%，但氨氮降解速率卻在不斷下降，造成氨氮降解速率不斷下降的原因可能存在以下兩種情況：

（1）由于存在著充足的COD，所以在反應器中就發生了反硝化和厭氧氨氧化作用之間相互競爭的情況，其結果是反硝化作用占據了優勢，亞硝基氮絕大部分都被反硝化作用消耗掉了，出水pH也上升到了9.2以上，這樣高的pH也對厭氧氨氧化反應起了抑制作用。

（2）由于COD被大量消耗，導致了反應器中COD的嚴重不足。COD的不足又抑制了厭氧氨氧化作用的進行。

同時，由于房間溫度較高，所以水分被大量蒸發，得每天補加少量進水，這樣，相當于在不斷提高進水的氨氮濃度。但這同時也給反應器提供了一部分的COD和亞硝氮。所以氨氧化作用在繼續進行，不過速率越來越慢。

針對以上出現的現象，為了控制進水氨氮與亞硝氮濃度基本上是1∶1，通過控制COD濃度來控制進水的氨氮和亞硝氮濃度為1∶1，將COD控制在當反硝化結束后，COD已基本消耗完，此時氨氮和亞硝氮的濃度差不多為1∶1左右。在反硝化進行的同時，用恒流泵補加少量的鹽酸，使出水的pH在7.5左右。結果如表3所示。

通過表3可以發現：

（1）隨著時間的延長，總的氨氮降解速率在10d內可以降到62.3%，其降解速率也并沒有隨著時間的延長而出現下降的趨勢。

（2）由兩組數據可以看出，降解速率與水中的COD是密切相關的，當COD充足時，降解速率就比較快，而當COD不足時，降解速率就會下降很多。

（3）根據實驗結果和考慮到經濟因素，我們可以得出，停留時間控制在1～2d內，氨氮降解效果較好。

4 試驗結論

（1）進水碳氮比在2左右時效果最好，太高或太低，降解速率都會受到影響。（2）在反應器中，當COD比較充足時，會首先發生反硝化作用。

（3）隨著時間的延長，總的氨氮降解速率在不斷提高，但由于受到COD和pH的影響，氨氮降解速率在不斷地下降。

（4）由于受到反硝化的影響，所以在工程中對硝化程度的控制，將會成為影響氨氮降解效果的重要因素。

（5）實驗表明，從經濟和降解效率的效果來考慮，水力停留時間控制在1～2d內。

（6）不同的碳源對降解的效果也有較大的差別，葡萄糖作COD時的效果要遠遠好于甲醇作COD的效果。

（7）用垃圾滲濾液進行實驗的結果表明，當投加甲醇作為COD時，其效果比垃圾滲濾液本身的COD效果要差，同時，實驗結果也驗證了用人工配水時的關于水力停留時間和碳氮比的實驗結論。

參考文獻

[1] 徐亞同.中國環境科學[M].1994：308-313.

[2] 沈耀良，王寶貞.廢水生物處理新技術[M].北京：中國環境科學出版社，1999：75-88.

[3] 上海市環境保護局.廢水生化處理.

作者簡介：劉紹霆（1978—），男，遼寧葫蘆島人，遼寧省葫蘆島市連山區環境保護局工程師，研究方向：環境保護。

（責任編輯：黃銀芳）