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《氨氮厌氧氧化的微生物反应机理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、华南理工大学学报(自然科学版)第28卷第11期JournalofSouthChinaUniversityofTechnologyVol.28No.112000年11月(NaturalScienceEdition)November2000*氨氮厌氧氧化的微生物反应机理周少奇(华南理工大学环境科学与工程系,广东广州510640)+--摘要:推导了以NH4作为电子供体,以NO2、NO3为电子受体,在厌氧条件下,氨氮生物氧化反应的计量方程式,并对细胞CHON=C5H7O2N时的情形进行了讨论,从理论上明确了氨氮厌氧
2、生物氧化反应的一些重要特征.关键词:氨氮;厌氧生物氧化;计量学;电子流平衡中图分类号:X173文献标识码:A文章编号:1000-565X(2000)11-0016-04氨氮是引起水体富营养化和环境污染的一种重要污染物质,其来源较多,排放量日益增大,除大量的生活污水、动物排泄物外,大量的工业废水,如炼油废水、某些制药废水和食品工业废水、以及垃圾填埋场渗漏水等,都含有大量的氨态氮.因此,去除氨氮成了当今废水处理系统中的一个重要问题.利用微生物的好氧硝化和厌氧反硝化是去除氨氮的一种经济有效的方法.微生物去除氨氮需经过两
3、个阶段,如(1)式所示:+---NH4NO2NO3NO2N2(1)
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6、第一阶段为好氧硝化,第二阶段为厌氧(缺氧)反硝化.从中可以看出,通过微生物的硝化、反硝化是去除氨氮的一种有效途径,由于反硝化过程需要消耗大量的COD,采用同时硝化反硝化策略在去除氨氮的同时也能去除大量的有机污染物,所以具有相当大的优越性.然而,--其过程相当复杂,且不易控制,有时,废水中缺乏足够的COD(电子供体)将NO2、NO3反[1]--硝化成N2排入大气,容易造成排放水中NO2和NO3的残留,同样对环境造成污染.
7、1氨氮厌氧生物氧化现象的发现与优点[2,3]1995年,Mulder和VandeGraaf等研究生物反硝化时,发现了氨氮的厌氧生物氧化(AnaerobicAmmoniumOxidation_Anammox,本文简称AOA_AnaerobicOxidationof[4]Ammonium)现象,从而证实了Broda于1977年提出的关于自然界应存在反硝化氨氧化菌+(denitrifyingammonia_oxidizers)的预言.该现象的特点是微生物在厌氧条件下,以NH4为--电子供体,以NO3或NO2为电子受体,将氨氮
8、和硝态氮转变成N2排入大气中,其反应式[4,5]为:+-NH4+NO2N2+2H2O(2)0G=-361kJ/mol收稿日期:2000-04-28*基金项目:广东省重点科技攻关项目;广东省自然科学基金(980598)资助项目;广州市重点科技攻关项目作者简介:周少奇(1965-),男,教授,主要从事环境生物技术、固体废弃物处理与资源化的研究.第11期周少奇:氨氮厌氧氧化的微生物反应机理17+-+NH4+0.6NO30.8N2+1.8H2O+0.4H(3)0G=-297kJ/mol郑平、胡宝兰(1997)较详
9、细地综述了生物脱氮技术的进展,指出:氨氮厌氧生物氧化与[5]传统的硝化-反硝化技术相比,具有许多优点.(1)由于氨可以直接用作反硝化反应的电子供体,因此,不再需要外加有机物作电子供体,既可节省费用,又可防止二次污染;+(2)硝化反应每氧化1molNH4耗氧2mol,而在氨氮厌氧生物氧化反应中,每氧化1+molNH4只需要0.75molO2,耗氧下降62.5%,可使供氧能耗大幅下降.++-(3)传统的硝化反应氧化1molNH4可产生2molH,反硝化反应还原1molNO3或--NO2将产生1molOH,而氨氮厌氧生物氧化反
10、应产酸量大幅下降,产碱量降至为零,可以节省可观的中和试剂.2氨氮厌氧生物氧化反应的机理2.1氨氮厌氧生物氧化反应的计量方程式+采用文献[6,7]同样的方法,设电子供体(NH4)用于细胞(CHON)合成的分量为fs,以1mol电子当量为基础,可以推出氨氮厌氧生物氧化反应的计量方程式为:+--NH4为电子供体,NO3为电子受体,微生物以NO3为氮源.1+1-fs1fs-fsfs1-fsNH4+(-+)NO3+CO2=CHON+N2+858PPP10(4)1+4fsfs+9-24fs(2+3-
11、)fs-H++H2O20P40P+-+NH4为电子供体,NO3为电子受体,微生物以NH4为氮源.S+8fs+3-8fs-(-)fsfs-NH4+NO3+CO2+HCO3=8S40SS(5)fs1-fs1+4fs+93fs(2+-)fsCHON+N2+H+-+H2OS1020405S+---N
