生活污水中氨氮在厌氧过程中的变化研究

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1、生活污水厌氧过程中氨氮含量的变化研究王先念（环境1002，学号：20101332，邮箱：wxn88888888@126.com）摘要通过对生活污水厌氧过程中氨氮含量的变化情况进行研究，我们可以了解不同时间内微生物对氨氮的作用效果。利用蒸馏-中和滴定法，对不同厌氧时间进行测定，实验发现，在一定时间内，氨氮含量成逐渐上升趋势，由此我们可以对该过程的原理进行进一步的推测和分析，为进一步对污水厌氧处理提供一定的基础。关键词生活污水氨氮；厌氧过程；微生物作用前言废水生物脱氮已经成为水污染控制的一个重要研究方向。对于生化性较差的或高浓度含氮废水，传统生物脱氮工艺处理成本较高

2、。因此研究微生物在厌氧过程中对氨氮的处理机理和效果有着十分重要的作用。在本研究过程中，我们参考了中华人民共和国国家环境保护标准，水质，氨氮的测定蒸馏-中和滴定法，HJ537—2009。1.实验原理随着社会的发展，人类的生产、生活活动过程产生的污水中，含氮污染物的排放量急剧增加。含氮污染物包括氨氮、硝态氮、亚硝态氮、总氮等。氮污染物的含量在污水处理过程中作为一项污水处理效果高低的重要指标，研究它们在厌氧处理过程中的变化情况对污水处理具有重要作用。厌氧氨氧化（ANAMMOX）是指在厌氧条件下，以亚硝酸盐为电子受体，把氨氮直接氧化成氮气的生物脱氮过程。1.1厌氧氨氧化

3、的反应机理厌氧氧化的生化方程式为：+4-3+NH+2O2→NO+H2O+2H△G0'=-349kJ(传统硝化反应）（1）+4-2NH+NO→N2+2H2O△G0'=-358kJ（厌氧氨氧化反应）（2）方程（1）是好氧条件下传统硝化反应方程式，（2）是厌氧条件下Mulder等人推测的厌氧氨氧化的反应方程式。根据化学热力学理论，△G＜0说明反应产能，可以自发进行，△G越小说明反应越容易发生；因此比较（1）（2）两式可以清楚地发现，厌氧氨氧化反应是一个产生能量的过程，理论上比传统的好氧硝化反应更容易发生。1.2厌氧氨氧化的特点厌氧氨氧化工艺的特点是以无机物氨代替传统反

4、硝化过程中的有机物为电子供体的新工艺，从而解决了高氨低碳废水中因有机物不足导致的反硝化脱氮效率低的问题；或者看成是以亚硝酸盐代替分子氧作电子受体的硝化过程，比较（1）（2）两式可以看出，厌氧氨氧化工艺的耗氧量比传统的硝化工艺的耗氧量大幅度降低，从而降低了能耗。将厌氧氨氧化反应与硝化反应结合，可望产生新的生物脱氮技术，并具有一些优点：①由于氨直接作反硝化反应的电子供体，可免去外源有机物（甲醇），既节约了运行费用，也防止了二次污染；②由于氧得到了有效利用，供氧能耗下降；③由于部分氨没有经过硝化作用而直接参与了厌氧氨氧化反应，产酸量下降，产碱量为零，这样可以减少中和所

5、需的化学试剂，又降低了运行费用和防止了二次污染。1.3厌氧氨氧化的生物代谢途径厌氧氨氧化有多种可能的代谢途径，典型的有以下三种：①氨被氧化成羟氨，羟氨和亚硝酸盐生成N2O，N2O进一步转化为氮气[6]。②氨和羟氨反应生成联氨，联氨被转化成氮气并生成4个还原态[H]，还原态[H]被传递到亚硝酸还原系统形成羟+4氨[7]。③NH被氧化为羟氨，羟氨经N2H4、N2H2被转化成氮气[8]。vandeGraaf等人利用流化床反应器分别添加硝酸盐、亚硝酸盐、NH2OH、NO和N2O作氧化剂-2进行了一系列同位素标记试验[9]，发现在厌氧氨氧化过程中产生的一分子N2中，一个氮

6、原子来自NO，+4另一个氮原子来自NH，羟胺和联胺是反应的中间产物，羟胺是最可能的电子受体，而羟胺本身是由亚硝酸盐产生。他们推测可能的代谢途径如图1[10]，即电子受体亚硝酸盐在亚硝酸盐还原酶的催化作用下产生羟胺，按着羟胺把氨氧化成联氨，然后在羟胺氧还酶的作用下，联胺被转化成氮气，副产物硝酸盐是在ANAMMOX菌同化合成细胞过程中产生的。1.4厌氧氨氧化的微生物特性厌氧氨氧化菌是ANAMMOX工艺的基石，其生长能力和代谢能力是ANAMMOX工艺的灵魂。厌氧氨氧化菌属于分支很深的浮霉状菌（Planctomycetes），是自养型细菌，具有世代周期长、外形不规则等特

7、点[11，12]。到目前为止已鉴定了三种厌氧氨氧化菌：Brocadia属包括B.ANAMMOXidans和B.Fulgida；Kuenenia[13]属包括K.stuttgartiensis；Scalindua属包括S.wagneri，sibrodae和S.sorokini。但均未得到纯菌株，其中前两种是在污水处理系统中分离鉴定的，后一种是在海洋系统中发现的[14]。B.anammoxidans细胞大致呈球状，细胞壁表面有火山口状结构[15]，细胞可分为内室和外室，内室中间有一个厌氧氨氧化体细胞器（Anammoxo-some），厌氧氨氧化体内含有羟胺氧还酶（Hy

8、droxylamineo