厌氧氨氧化在水污染控制中研究进展

　　摘要：如今, 随着工业排污量的逐渐增大, 水污染也越来越严重。厌氧氨氧化作为一种新型的污水处理器得到了广泛的应用。它的主要原理是能够利用氨氮, 与污水中的亚硝酸盐进行反应, 最终生成无污染的氮气, 该过程也被称为脱氮过程。那么, 较传统的脱氮过程相比, 该方法的最大优势便是在于可以降低能耗, 因此它被研究者认为是最具有发展前景的微生物脱氮技术。对此, 本文研究分析了厌氧氨氧化细菌的影响因素及其在污水中的处理性能, 以供参考。

　　关键词：厌氧氨氧化; 脱氮; 水污染;

　　1 引言

　　氮素, 作为水污染控制中的重要指标之一, 主要的存在形式包括铵根离子、硝酸根、亚硝酸根等, 城市生活废水和一般的工业废水中的氮素含量非常之高。而水体之中的氮素, 尤其是氨氮含量过高对水体本身及水生物的污染都非常严重, 氮素过多会造成水体赤潮、水华等水体富营养化现象, 从而导致水生生物和水生植物的大量死亡, 最终破坏整个水体环境。新型的厌氧氨氧化技术, 不仅可以很好地做到脱氮, 而且在脱氮过程中, 能缩短氨氮降解途径, 且不需要有机碳源, 具有良好的经济效应, 满足可持续性发展的要求。因此, 对其进行研究分析有着重要的意义。

　　2 厌氧氨氧化菌的影响

　　2.1 环境因素

　　像厌氧氨氧化这一类微生物在温度较低的环境中, 生长会受到一定的抑制。当环境温度升高后, 这些微生物的生长速度又会随之加快, 当然温度过高的话同样会抑制生长[1]。所以说, 无论处理构筑物中的温度过高还是过低, 对微生物生长都是不利的, 因此进行处理流程设计和构筑物设计时必须, 找出适宜微生物生长的环境。通过查阅大量文献资料和相关研究结果, 笔者发现最适宜这类微生物生长的温度处于30℃至43℃之间。

　　2.2 基质浓度

　　对于厌氧氨氧化菌来说, 其生长过程中, 能利用到的基质物质有氨氮和亚硝酸盐两种。然而即便如此, 厌氧氨氧化菌也不适宜生长在高浓度的氨氮和亚硝酸盐环境中。另外, 经研究发现, 当亚硝酸盐和氨氮的比例为1.3:1时, 其处理污水的效果是最好的。

　　2.3 有机碳

　　碳素是所有生物体生存所必须的, 要知道, 厌氧氨氧化菌的生长速度是十分缓慢的, 不仅如此, 它还特别依赖自身所处的环境。首先, 厌氧氨氧化菌是一种自养型菌, 主要的碳源为无机碳。所以说, 像有机碳这一类的有机物过多则会抑制厌氧氨氧化菌的生长。另外, 有研究人员发现, 当环境中出现异养菌时, 两者之间便会形成一种竞争关系, 有机物可以很好地促进异养菌的生长, 相反却会抑制自养菌的生长。另外, 有机物的不同种类及不同浓度大小也会不同程度地影响着厌氧氨氧化菌的生长与繁殖。例如, 甲醇对厌氧氨氧化菌的抑制强度要大于葡萄糖, 而乙酸却可以促进厌氧氨氧化菌的生长。让人不可思议的是, 厌氧氨氧化菌的形态也会对其有一定的影响。

　　2.4 盐度

　　盐度主要是指盐类物质的浓度, 作为环境中的重要因素之一, 对于绝大部分微生物同样起着很大的影响。首要原因便是, 盐度的提高会引起渗透压的增强, 从而降低微生物的活性。当盐度过高时, 还会导致其死亡[2]。然而研究发现, 在具有高盐度的死海底泥样品中有厌氧氨氧化菌株的存在, 由此又可以说明其具有一定的耐盐能力。如此, 便能应对那些高盐度污水的治理。

　　2.5 溶解氧

　　虽然氧气属于微溶物质, 但它在水中也有一定的溶解量, 我们通常把单位体积水中溶解的氧气量成为溶解氧, 溶解氧也是一个重要的水质指标, 在污水的微生物降解中, 水中的溶解氧量也影响着微生物的生长和繁殖。要知道, 厌氧氨氧化菌是一种厌氧型微生物, 并且其厌氧性非常严格。仅仅是水中的一点溶解氧, 也能对其生长与繁殖起到一定的抑制作用。只有在水中的溶解氧浓度不大于2umol/L的情况下, 厌氧氨氧化菌才可以正常生长, 一旦超过该浓度, 就会产生抑制作用。另外, 研究人员还做了一系列其它实验, 用以研究不同的溶解氧浓度对于厌氧氨氧化菌的不同生物活性的影响。结果表明, 只有当溶解氧浓度为0时, 厌氧氨氧化菌才会表现出厌氧氨氧化活性出来。也就是说, 只有在这个时候, 它才可以使污水中的氨氮浓度开始降低。

　　3 厌氧氨氧化工艺的应用

　　3.1 短程硝化厌氧氨氧化工艺

　　在污水处理的方法中, 涉及到了很多工艺, 比如活性污泥法固定容器污泥法等, 其中一种便是短程硝化厌氧氨氧化工艺。该工艺属于应用到厌氧氨氧化的典型工艺之一, 是一门将短程硝化与亚硝酸盐型的厌氧氨氧化反应耦合的进行生物脱氮的污水处理工艺。在应用该工艺处理污水的过程中, 主要有以下两个步骤:首先, 硝化菌在有氧环境下能将些许的氨氮氧化为亚硝酸盐;剩余的氨氮则是在厌氧氨氧化菌的作用下与亚硝酸反应, 从而转化为氨气, 当然第二步骤必须得在厌氧反应器中才可以进行。由此可见, 利用该工艺来进行污水处理, 并不复杂, 而且其优势在于能够有效控制亚硝化过程。研究人员经过大量的实验分析后得出, 在脱氮处理过程中, 适当添加碱度能有利于反应的进行, 主要是因为该反应过程是需要消耗碱的。除此之外, 温度、酸碱度、溶解氧等也能影响其反应进程。

　　3.2 确保检测仪器的清洁性

　　污水处理中的一项重要环节就是水质监测, 它是污水处理厂稳定运行的保证和紧急情况处理的依据。因此, 准确地检测出进水和出水的水质指标是非常重要的。在进行检测污水水质的时候, 一定会用到许多的检测仪器, 其中包括各种各样的玻璃仪器和大型的检测器。为了检测数据的准确, 我们就必须首先保证实验中的所有仪器都必须清洁干净, 没有污染和前一次实验的物质残留, 因此, 保证检测仪器的清洁性变得相当重要的。可以试想一下, 假设在检验前并没有将检测仪器清理干净, 以至于在仪器上残留了一些污物[3]。那么当仪器进入污水后, 其上面的污物就很有可能与污水中的某些物质发生反应, 致使检测不准确。另外, 在选择检测试剂时, 也必须要仔细留神, 否则错误的检测试剂就很有可能影响到最终的检测结果。只有保证了相关水质指标检测结果的准确, 才能进一步保证污水处理厂的稳定运行, 才能及时发现厌氧氨氧化法处理中出现的问题。

　　4 结语

　　在污水处理厂的日常运行之中, 不论是在工艺设计、工艺操作, 还是在微生物的培养、水质的检测方面, 或多或少的误差现象肯定会有, 不可能将其完全避免, 只能尽量去避免误差。通过本文的详细分析, 我们可以知道采用厌氧氨氧化法的污水处理厂的稳定运行与许多因素有关, 其中工艺设计方面主要的因素包括微生物的生长环境、培养微生物的基质浓度, 以及有机碳、盐度和溶解氧等理化因素。而工艺操作方面的影响因素又包括短程硝化厌氧氨氧化工艺中的所有注意事项, 比如操作时保证运行的稳定和做水质检测时保证实验容器的清洁性等。检测人员必须采取安全、合理、高效的污水检测方法。尽管现在厌氧氨氧化的检测方法受到广泛推崇, 但是其中仍然还有不少问题及需要改进的地方。对此, 研究人员需要作出更多的实验与分析, 以提出一个更加完善的方法来, 从而保证厌氧氨氧化法工艺能更稳定、更高效地运行, 出水水质能更加符合国家标准。

　　参考文献
　　[1]王思慧, 宋圆圆, 刘云曼等.反硝化-厌氧氨氧化掺杂培养的厌氧氨氧化菌影响因素研究[J].河北科技大学学报, 2017 (3) :298~304.
　　[2]王华琴, 谭发, 张琴等.厌氧氨氧化反应器启动阶段氨氮对N2O产生量的影响[J].环境工程学报, 2017 (1) :116~120.
　　[3]赵弋戈, 郑平.厌氧氨氧化体的组成、结构与功能[J].微生物学报, 2016 (1) :8~18.