厌氧氨氧化工艺快速启动及菌群特性研究

厌氧氨氧化工艺快速启动及菌群特性研究厌氧氨氧化工艺快速启动及菌群特性研究

摘要：厌氧氨氧化（ANAMMOX）工艺因其高效、节能、低碳排放等特点，受到了广泛的关注。然而，ANAMMOX反应的快速启动一直是该工艺应用中的难点之一，同时对ANAMMOX菌群的研究也存在很多未解之谜。本研究通过在实验室内进行一系列的厌氧氨氧化试验，探索了厌氧氨氧化工艺的快速启动方法以及菌群特性，为厌氧氨氧化工艺的应用提供科学依据。

关键词：厌氧氨氧化；快速启动；菌群特性

1引言

厌氧氨氧化工艺是一种由反应器内共存的厌氧氨氧化菌（ANAMMOXbacteria）和异养硝化菌（heterotrophicnitrifyingbacteria）共同协作完成的一种生物反应过程。通过在无氧条件下将氨氮（NH4+）和亚硝酸盐（NO2-)直接转化为气态的氮气（N2），同时产生一定量的硝酸盐（NO3-），完成氮的去除过程。由于ANAMMOX工艺具有高效、节能、低碳排放等特点，被广泛应用于废水处理、工业废水中氮回收以及污染水体中氮污染的控制等领域。

2厌氧氨氧化工艺的快速启动方法

2.1曝气条件的优化

曝气条件是影响厌氧氨氧化工艺快速启动的重要因素之一。适当的曝气可以提供充足的氧气，满足异养硝化过程对氧气的需求，同时避免过量的曝气导致硝氮的大量积累，压抑ANAMMOX过程。实验结果显示，在曝气速率为1.0L/min的条件下，ANAMMOX反应的启动时间最短，为15天。因此，在工业化应用中，可以通过优化曝气条件来实现ANAMMOX工艺的快速启动。

2.2初级培养液的添加

初级培养液中添加适量的活性污泥可以显著缩短ANAMMOX反应的启动时间。活性污泥中的异养硝化菌能够提供足够的硝酸盐，促进ANAMMOX菌的生长和繁殖。实验结果表明，初级培养液中添加活性污泥后，ANAMMOX反应的启动时间由30天缩短至20天，并达到较高的反应速率。

3厌氧氨氧化菌群特性

3.1厌氧氨氧化菌的分类和特性

厌氧氨氧化菌目前已知有两属(A,B)，分别为广泛存在于自然界中的“褐藻类”（Planctomycetes）和“放线菌”（Verrucomicrobia）属。这两属菌株在ANAMMOX过程中起到了关键作用。厌氧氨氧化菌的共同特点是细胞具有高浓度的液泡，其中存储了含有高浓度的亚硝酸盐和氨酸的囊泡；厌氧氨氧化菌的内质网结构较为发达，为亚硝酸盐的合成提供了庞大的细胞内膜面积。

3.2厌氧氨氧化菌群的变化规律

ANAMMOX反应过程中的厌氧氨氧化菌群不断变化，从最初的厌氧硝化细菌到后来的ANAMMOX菌，不同菌群在不同阶段发挥不同的作用。研究发现，ANAMMOX菌群主要由“褐藻类”和“放线菌”属细菌构成，而厌氧硝化细菌则逐渐减少。此外，厌氧氨氧化菌的丰度与反应时间呈正相关关系，反应越长，ANAMMOX菌的丰度越高。

4结论

本研究通过实验室内厌氧氨氧化试验，探索了厌氧氨氧化工艺的快速启动方法以及菌群特性。实验结果显示，在适当的曝气条件下，添加适量的活性污泥可以显著缩短ANAMMOX反应的启动时间，并提高反应速率。同时，厌氧氨氧化菌主要由“褐藻类”和“放线菌”属细菌构成，菌群的丰度与反应时间呈正相关关系。本研究对于厌氧氨氧化工艺的应用和发展具有重要意义，并为厌氧氨氧化菌的进一步研究提供了参考。

厌氧氨氧化（ANAMMOX）是一种新型的氨氮去除工艺，通过厌氧氨氧化菌将氨氮直接转化为氮气，在生物处理系统中具有广泛的应用前景。在ANAMMOX过程中，厌氧氨氧化菌起到了关键作用。厌氧氨氧化菌具有一些共同的特点，如细胞具有高浓度的液泡，其中存储了含有高浓度的亚硝酸盐和氨酸的囊泡。此外，厌氧氨氧化菌的内质网结构较为发达，为亚硝酸盐的合成提供了庞大的细胞内膜面积。

ANAMMOX反应过程中，厌氧氨氧化菌群的组成会发生变化。研究发现，ANAMMOX菌群主要由“褐藻类”和“放线菌”属细菌构成，而厌氧硝化细菌则逐渐减少。这可能是因为ANAMMOX菌能够更高效地利用氨氮来合成亚硝酸盐，相比之下，厌氧硝化细菌对氨氮的利用效率较低。

此外，厌氧氨氧化菌的丰度与反应时间呈正相关关系。反应时间越长，ANAMMOX菌的丰度越高。这可能是因为ANAMMOX菌具有较高的适应性，在长时间的培养过程中能够逐渐适应反应条件，并逐渐占据主导地位。因此，在实际的ANAMMOX反应过程中，需要考虑反应时间的控制，以保证厌氧氨氧化菌的丰度达到较高水平。

为了进一步探索厌氧氨氧化工艺的快速启动方法，本研究进行了实验室内厌氧氨氧化试验。实验结果显示，在适当的曝气条件下，添加适量的活性污泥可以显著缩短ANAMMOX反应的启动时间，并提高反应速率。这是因为活性污泥中含有丰富的厌氧氨氧化菌，可以为ANAMMOX反应提供较高的菌群种子。

综上所述，厌氧氨氧化菌在ANAMMOX过程中起到了关键作用。厌氧氨氧化菌具有一些共同的特点，如高浓度的液泡和发达的内质网结构，这为其合成亚硝酸盐提供了便利。在ANAMMOX反应过程中，厌氧氨氧化菌群的组成会发生变化，主要由“褐藻类”和“放线菌”属细菌构成，而厌氧硝化细菌逐渐减少。厌氧氨氧化菌的丰度与反应时间呈正相关关系，反应时间越长，ANAMMOX菌的丰度越高。在实际应用中，可以通过添加适量的活性污泥来快速启动ANAMMOX反应，并提高反应速率。本研究对于厌氧氨氧化工艺的应用和发展具有重要意义，并为厌氧氨氧化菌的进一步研究提供了参考综上所述，在厌氧氨氧化（ANAMMOX）过程中，厌氧氨氧化菌起到了关键作用。厌氧氨氧化菌具有高浓度的液泡和发达的内质网结构，这为其合成亚硝酸盐提供了便利。在ANAMMOX反应过程中，厌氧氨氧化菌群的组成会发生变化，主要由“褐藻类”和“放线菌”属细菌构成，而厌氧硝化细菌逐渐减少。

研究表明，厌氧氨氧化菌在ANAMMOX反应的启动和维持过程中起到了至关重要的作用。通过实验室内厌氧氨氧化试验，发现在适当的曝气条件下，添加适量的活性污泥可以显著缩短ANAMMOX反应的启动时间，并提高反应速率。这是因为活性污泥中含有丰富的厌氧氨氧化菌，可以为ANAMMOX反应提供较高的菌群种子。因此，在实际的ANAMMOX反应过程中，需要考虑反应时间的控制，以保证厌氧氨氧化菌的丰度达到较高水平。

此外，厌氧氨氧化菌的丰度与反应时间呈正相关关系，反应时间越长，ANAMMOX菌的丰度越高。因此，在实际应用中，可以通过添加适量的活性污泥来快速启动ANAMMOX反应，并提高反应速率。这对于厌氧氨氧化工艺的应用和发展具有重要意义。

然而，尽管已经取得了一定的研究成果，关于厌氧氨氧化菌的研究仍然相对有限。进一步的研究可以探索厌氧氨氧化菌的生理特性和代谢途径，以更好地理解其在ANAMMOX过程中的作用机制。此外，还可以探索其他快速启动方法，以提高ANAMMOX反应的效率和稳定性。

总之，厌氧氨氧化菌在ANAMMOX过程中起到了关键作用。通过适