孫根行， 路雪婷， 孫鵬娟， 李忠義， 楊 帆

(1.陜西科技大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院， 陜西 西安 710021； 2.西安盛賽爾電子有限公司， 陜西 西安 710075； 3.陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司 碳?xì)涓咝Ю眉夹g(shù)研究中心， 陜西 西安 710075)

0 引言

將氯氣通入70 ℃左右的氫氧化鈉溶液，將會(huì)發(fā)生如式(1)所示的歧化反應(yīng);反之，在酸性溶液中，氯酸鈉與氯化鈉則會(huì)發(fā)生如式(2)所示的反歧

化反應(yīng)，產(chǎn)生單質(zhì)氯.

3Cl2+6OH-=ClO3-+5Cl-+3H2O

(1)

ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2+3H2O

(2)

由此可以看出，反歧化反應(yīng)是特殊的氧化還原反應(yīng)，指的是在水溶液中同一種元素的高氧化態(tài)物質(zhì)(氧化劑)與低氧化態(tài)物質(zhì)(還原劑)發(fā)生反應(yīng)，生成中間氧化態(tài)產(chǎn)物的過(guò)程.在無(wú)機(jī)化學(xué)中，這類(lèi)反應(yīng)還有許多，在此不進(jìn)行贅述.

1995年，荷蘭人Strous等[1]在厭氧或缺氧的反硝化流化床中發(fā)現(xiàn)，NH4+作為電子供體，NO2-(或NO3-)作為電子受體，可進(jìn)行反歧化反應(yīng),最終生成氮?dú)?，并分離出了相應(yīng)的細(xì)菌，命名為厭氧氨氧化菌.從嚴(yán)格意義上來(lái)講，由于在反應(yīng)中NO2-或NO3-是作為電子受體，故此反應(yīng)并不是厭氧反應(yīng)，而是在厭氧環(huán)境中發(fā)生的缺氧反應(yīng).因此，筆者認(rèn)為將此技術(shù)稱(chēng)之為厭氧氨氧化或缺氧氨氧化并不準(zhǔn)確.當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外也有其他學(xué)者提到過(guò)這一點(diǎn)[2,3]，但卻仍然延用了先前學(xué)者們所提出的名字(厭氧氨氧化).為了更準(zhǔn)確地定義此技術(shù)，本文將其命名為反歧化生物脫氮技術(shù)，將厭氧氨氧化菌改名為反歧化菌.

理論認(rèn)為，在適當(dāng)?shù)臈l件下，只需將50%的氨氮氧化為亞硝氮，然后再使生成的亞硝氮與剩余的氨氮進(jìn)行反歧化反應(yīng)，即可生成氮?dú)鈴南到y(tǒng)逸出，而無(wú)需有機(jī)碳源的輔助.Vlaeminck[4]對(duì)OLAND工藝進(jìn)行了研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的硝化/反硝化脫氮工藝相比，OLAND工藝(生物反歧化脫氮)可以減少85%的操作費(fèi)用；Christian Fux[5]的研究結(jié)果表明，運(yùn)用生物反歧化脫氮方法進(jìn)行廢水脫氮，污泥產(chǎn)量極少，可以大大地減少污泥處理費(fèi)用.鑒于此，廢水生物脫氮技術(shù)的研究與應(yīng)用又有了一個(gè)新的拓展熱點(diǎn).本文旨在對(duì)生物反歧化脫氮技術(shù)的研究與應(yīng)用歷程進(jìn)行回顧，并對(duì)其前景進(jìn)行了展望.

雖然生物反歧化脫氮技術(shù)在廢水脫氮領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，但到目前為止，該項(xiàng)技術(shù)幾乎還沒(méi)有完全應(yīng)用到實(shí)際工程中去.究其原因是反歧化菌代謝十分緩慢，大概2～3個(gè)星期才增殖一次[1],導(dǎo)致反歧化反應(yīng)器啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng).實(shí)驗(yàn)室小規(guī)模的反應(yīng)器啟動(dòng)大概需要3個(gè)月左右的時(shí)間，而對(duì)于大型中試規(guī)模的反應(yīng)器，成功啟動(dòng)則需要一年左右的時(shí)間甚至更久[6].

姚俊芹等[7]發(fā)現(xiàn)，通過(guò)接種普通活性污泥，可在2～4個(gè)月內(nèi)成功啟動(dòng)反歧化反應(yīng).Christian Fux[5]等人設(shè)計(jì)了一個(gè)中試規(guī)模(3.6 m3)的短程硝化-反歧化脫氮工藝，并經(jīng)過(guò)半年的時(shí)間將其成功啟動(dòng).世界上第一個(gè)工程規(guī)模的生物反歧化反應(yīng)器總體積70 m3，此反應(yīng)器總共經(jīng)過(guò)3.5年的時(shí)間才成功啟動(dòng)[8].雖然啟動(dòng)生物反歧化反應(yīng)器較為困難，但是一旦啟動(dòng)成功，便具有較高的脫氮效果[5,9]，初期的生物反歧化污泥呈棕褐色[10]，成熟期后呈紅棕色[10-12].

1 生物反歧化脫氮技術(shù)的發(fā)展背景

早在1977年，E.Broda[13]根據(jù)進(jìn)化原理和熱力學(xué)原理，預(yù)測(cè)自然界中存在著兩種無(wú)機(jī)自養(yǎng)菌，而其中一種菌可以在厭氧的環(huán)境中將氨和硝酸鹽轉(zhuǎn)變成為氮?dú)?1995年，荷蘭學(xué)者M(jìn)ulder、Vande Graaf等[14]在反硝化流化床反應(yīng)器中發(fā)現(xiàn)了生物反歧化現(xiàn)象.隨后，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)生物反歧化的機(jī)理和工藝條件開(kāi)展了大量的研究.Vande Graaf[15]通過(guò)空白實(shí)驗(yàn)和抑制試驗(yàn)得出,氨氮與亞硝氮的反歧化反應(yīng)是生物調(diào)節(jié)過(guò)程而不是化學(xué)過(guò)程，并通過(guò)15NH4+和14NO3-同位素追蹤實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的氮?dú)鈳缀醵际?5-14N2，其中只有1.7%的N2是15-15N2[2].M.Strous等[16]通過(guò)質(zhì)量守恒原理,得出了生物反歧化反應(yīng)的總計(jì)量方程式，如下所示.

NH4++1.32NO2-+0.066HCO3-+

0.13H+→1.02N2+0.26NO3-+

0.066CH2O0.5N0.15+2.03H2O

2002年,荷蘭Delft技術(shù)大學(xué)提出了基于亞硝酸鹽的全程自養(yǎng)脫氮工藝(CANON).該工藝首先在有氧的條件下將一半的NH4+氧化為NO2-，然后在無(wú)氧的條件下，由反歧化菌將剩下的NH4+和NO2-轉(zhuǎn)化為N2.

近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)反歧化生物脫氮技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，主要集中在反應(yīng)機(jī)理、影響因素和反應(yīng)器的啟動(dòng)等問(wèn)題.當(dāng)前，國(guó)內(nèi)對(duì)此技術(shù)的研究稍落后于國(guó)外.

用于反歧化生物脫氮反應(yīng)啟動(dòng)的反應(yīng)器類(lèi)型主要有：SBR(序批式活性污泥反應(yīng)器)、UASB(上流式厭氧顆粒污泥反應(yīng)器)、Fixed Bed Reactor(固定床反應(yīng)器)、Fluidized Bed Reactor(流化床反應(yīng)器)、Gas-Lift Reactor(氣提式反應(yīng)器)、EGSB(膨脹顆粒污泥床)和MBR(生物膜反應(yīng)器)等.其中，SBR反應(yīng)器用得最多，原因是SBR反應(yīng)器具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、污泥截留效果好、總氮去除率高等優(yōu)點(diǎn).

例如,路平等[17]通過(guò)對(duì)SBR反歧化脫氮反應(yīng)器的試驗(yàn)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在運(yùn)行穩(wěn)定后，當(dāng)進(jìn)水總氮為200 mg/L時(shí)，總氮去除率可達(dá)到80%;胡勇友等[18]采用ASBR反應(yīng)器培養(yǎng)反歧化脫氮污泥，最終總氮去除率可達(dá)93.3%，氨氮和亞硝態(tài)氮的去除率最高可達(dá)93.9%和99.8%.

用于培養(yǎng)生物反歧化污泥的廢水類(lèi)型主要有：污泥消解上清液、養(yǎng)殖場(chǎng)的糞便污水、垃圾滲濾液、某些工業(yè)污水和實(shí)驗(yàn)室人工配水等[19-22]. 王凱、王淑瑩等[22]通過(guò)短程硝化聯(lián)合反歧化脫氮工藝處理垃圾滲濾液，馴化結(jié)束后，在沒(méi)有額外添加任何碳源的條件下，總氮去除率達(dá)到了90%;李祥、黃勇等[19]對(duì)蝕刻液廢水的生物反歧化脫氮性能進(jìn)行了研究.經(jīng)過(guò)110天的馴化后，稀釋到300 mg/L的蝕刻液廢水未對(duì)反歧化的活性產(chǎn)生明顯的抑制作用，總氮去除率從1.6 Kg/(m3·d)上升到6.0 Kg/(m3·d)，這說(shuō)明經(jīng)過(guò)馴化培養(yǎng)后，生物反歧化脫氮工藝可以應(yīng)用到PCB行業(yè)高氨氮的處理.

2 反歧化生物脫氮的原理

2.1 反歧化脫氮反應(yīng)的熱力學(xué)原理

根據(jù)吉布斯自由能的計(jì)算方法，可以得出兩個(gè)反應(yīng)式NH4++NO2-→N2+2H2O和5NH4++3NO3-→4N2+9H2O+2H+的吉布斯自由能分別為-359.4 kJ/mol和-297 kJ/mol，均小于零.因此，從熱力學(xué)角度來(lái)看，這兩個(gè)反應(yīng)是可以正向發(fā)生的.

2.2 反歧化微生物

到目前為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的反歧化菌屬于浮霉?fàn)罹?，包括五個(gè)屬十個(gè)種.五個(gè)屬分別為：CandidatusBrocadia,CandidatusKuenenia,CandidatusAnammoxoxogobus,CandidatusJettenia和CandidatusScalindua.

十個(gè)種分別為：CandidatusBrocadiaanammoxidans,CandidatusBrocadiaflugid,CandidatusKueneniastuttgartiensis,CandidatusJetteniaasiatica,CandidatusScalinduabrodae,CandidatusScalinduawagneri,CandidatusScalinduasorokinii,CandidatusScalinduaarobica,CandidatusAnammoxoxogobuspropionicus,CandidatusAnammoxoxogobussulfate[1,23-27].

經(jīng)過(guò)16sr RNA 基因排序發(fā)現(xiàn)，它們呈現(xiàn)出類(lèi)似的形態(tài)與生理特征[25,27,28].最初發(fā)現(xiàn)的反歧化菌的棲息地為污水處理系統(tǒng)、淡水與海洋系統(tǒng)[23,26,29,30].

反歧化菌的大致形態(tài)如圖1所示.

圖1 反歧化菌形態(tài)示意圖[18]

通過(guò)免疫熒光顯微鏡檢驗(yàn)、免疫膠體金標(biāo)記技術(shù)與電子顯微鏡聯(lián)合技術(shù)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在反歧化菌細(xì)胞內(nèi)，有一個(gè)很大的膜結(jié)構(gòu)，膜結(jié)構(gòu)上負(fù)載著有關(guān)反歧化反應(yīng)的生物酶,這種膜結(jié)構(gòu)被命名為“Anammoxosome(厭氧氨氧化體)”[31-35].

在CandidatusBradia菌內(nèi)部，這種膜結(jié)構(gòu)占細(xì)胞總體積的30%[34].膜結(jié)構(gòu)對(duì)細(xì)胞內(nèi)的一切活動(dòng)非常重要，主要表現(xiàn)在：(1)維持細(xì)胞內(nèi)用于ATP合成的質(zhì)子電化學(xué)梯度[34]；(2)對(duì)細(xì)胞的生存非常重要，可保護(hù)細(xì)胞免受反歧化脫氮過(guò)程中產(chǎn)生的肼、一氧化氮等物質(zhì)對(duì)細(xì)胞的毒害[36].

2.3 反歧化生物脫氮過(guò)程

Van De Graaf等[37]通過(guò)15N追蹤實(shí)驗(yàn)得出，在反歧化過(guò)程中，NH4+作為電子供體，NO2-作為間接的電子受體，而最有可能的直接的電子受體是羥胺，而羥胺又來(lái)源于亞硝酸鹽.NH4+和羥胺反應(yīng)產(chǎn)生聯(lián)氨(肼)，聯(lián)氨最終轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，反?yīng)過(guò)程如圖2所示.

圖2 厭氧氨氧化反應(yīng)途徑[37]

在此過(guò)程中，涉及到兩種重要的生物酶，即羥胺氧化還原酶(HAO)和聯(lián)氨氧化酶(HZO).但也有學(xué)者認(rèn)為，NO2-首先被還原為NO，NO再與NH4+反應(yīng)生成N2H4[35].

3 生物反歧化脫氮反應(yīng)的影響因素

3.1 溫度與pH的影響

溫度對(duì)生物反歧化反應(yīng)有很大影響.一些學(xué)者發(fā)現(xiàn)，適于反歧化菌生存的溫度范圍為30 ℃～40 ℃[38,39]，當(dāng)?shù)陀谶@個(gè)溫度范圍時(shí)，反歧化反應(yīng)器也可以啟動(dòng)，但是需要更長(zhǎng)時(shí)間來(lái)啟動(dòng)成功.

J. Dosta等[40]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度在35 ℃～40 ℃時(shí)，反歧化脫氮效率最高;當(dāng)溫度超過(guò)45 ℃時(shí)，反歧化菌的活性出現(xiàn)不可逆損失;而在18 ℃以下時(shí)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的適應(yīng)期后，反歧化反應(yīng)器可以成功啟動(dòng)；但當(dāng)溫度低于15 ℃時(shí)，亞硝酸鹽大量積累，反歧化菌的活性出現(xiàn)大幅度下降.

Kazuichi Isaka等[41]通過(guò)對(duì)ABF反歧化反應(yīng)器進(jìn)行446天的運(yùn)行后，發(fā)現(xiàn)在20 ℃～22 ℃的條件下，也可以維持較高的反歧化活性.

S.Rysgaard[42]發(fā)現(xiàn)，北極沉積物中的反歧化菌的活性可維持在-1.3 ℃～30 ℃之間，最佳的溫度是12 ℃；根據(jù)M. Strous，K. Egli等[38-39]的研究成果可知，對(duì)于不同的反歧化菌，其適于生存的最佳溫度會(huì)稍有差別.這可能除了不同的反歧化菌本身的基因存在不同之外，還與微生物長(zhǎng)期生存的外界環(huán)境有關(guān).

pH對(duì)反歧化反應(yīng)也很重要，過(guò)高或過(guò)低的pH會(huì)導(dǎo)致反歧化反應(yīng)活性下降.M.Strous[38]認(rèn)為，適于反歧化反應(yīng)最佳的pH范圍為6.7～8.3，其中最適宜的pH為8.0.

3.2 有機(jī)物的影響

關(guān)于有機(jī)物的影響，一些學(xué)者得出了相似的結(jié)論.由于反歧化菌和反硝化細(xì)菌可以存在于同一環(huán)境中，當(dāng)體系中存在有機(jī)物時(shí)，兩種細(xì)菌便會(huì)對(duì)亞硝酸鹽產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)，從而會(huì)在某種程度上抑制反歧化菌的活性[43].

Chong-jian Tang等[44]研究認(rèn)為,當(dāng)進(jìn)水COD/NO2-為2.92時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)異養(yǎng)反硝化占主要地位.若反應(yīng)器長(zhǎng)期在高濃度有機(jī)碳存在的條件下運(yùn)行，反歧化菌的活性便會(huì)受到很大程度地抑制.但也有一些學(xué)者報(bào)道，反歧化反應(yīng)與異養(yǎng)反硝化可以發(fā)生協(xié)同作用，有利于總氮和有機(jī)物的去除.

P.C. Sabumon[45]報(bào)道，當(dāng)有機(jī)物存在時(shí)，可以成功啟動(dòng)反歧化脫氮反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)反歧化脫氮與反硝化協(xié)同作用，這對(duì)于含有有機(jī)碳的高氨氮廢水處理具有重要意義.另外，一些其他學(xué)者研究了某些特定的有機(jī)化合物對(duì)反歧化脫氮效果的影響.

Awata等[46]通過(guò)序批式實(shí)驗(yàn)研究了短鏈脂肪酸對(duì)反歧化脫氮反應(yīng)的影響.分別對(duì)甲酸、乙酸、丙酸存在時(shí)的情況做了探究，發(fā)現(xiàn)丙酸沒(méi)有對(duì)反歧化菌的活性產(chǎn)生影響，但是降低了無(wú)機(jī)碳源的固定，而乙酸對(duì)兩者都沒(méi)有影響，甲酸卻對(duì)兩者都有影響.

Dapena-Mora等[47]通過(guò)對(duì)反歧化脫氮性能的抑制性研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)乙酸的濃度為50 mM時(shí)，反歧化菌70%的活性會(huì)被抑制；而當(dāng)乙酸濃度為10 mM時(shí)，對(duì)其活性沒(méi)有影響.

3.3 基質(zhì)濃度的影響

3.3.1 亞硝酸鹽的影響

當(dāng)亞硝酸鹽的濃度超過(guò)一定限值時(shí)，會(huì)抑制反歧化菌的活性，但國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其具體的抑制程度尚還沒(méi)有得出一致的見(jiàn)解.這可能是由于不同的反歧化菌種對(duì)亞硝酸鹽的承受能力不同而導(dǎo)致的[38,39].

Dapena-Mora等[47]報(bào)道，當(dāng)亞硝酸鹽濃度超過(guò)350 mg/L時(shí)，反歧化菌的活性會(huì)受到抑制；Kazuichi Isaka等[41]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)亞硝酸鹽濃度超過(guò)280 mg/L時(shí)，會(huì)對(duì)反歧化菌的活性產(chǎn)生抑制；Strous[38]報(bào)道，當(dāng)亞硝酸鹽濃度超過(guò)100 mg/L時(shí)，反歧化菌的活性會(huì)被完全抑制.

3.3.2 NH4+與NO3-的影響

NH4+對(duì)反歧化脫氮活性的抑制原因主要來(lái)源于自由氨(FA)[48].自由氨對(duì)反歧化脫氮活性(SAA)的影響如圖3所示.

□：生物膜作為載體、氯化銨作為基質(zhì); △:生物膜作為載體、硫酸銨作為基質(zhì); ●:絮狀污泥作為載體、氯化銨作為基質(zhì)圖3 自由氨濃度與反歧化脫氮活性的關(guān)系[48]

Strous等[38]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)NH4+與NO3-的濃度均低于1 000 mg/L時(shí)，不會(huì)對(duì)反歧化脫氮活性產(chǎn)生影響；而Dapena-Mora等[47]報(bào)道，當(dāng)NH4+與NO3-的濃度分別達(dá)到55 mM和45 mM時(shí)(770 mg/L和630 mg/L)，生物反歧化脫氮活性將損失50%.

3.3.3 碳酸氫鹽的影響

在生物反歧化脫氮過(guò)程中，碳酸氫鹽的作用主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是作為無(wú)機(jī)碳源；二是作為緩沖溶劑.當(dāng)碳酸氫鹽的濃度太低時(shí)，可利用的碳源不足，從而影響反歧化脫氮活性.同樣，過(guò)高的碳酸氫鹽濃度會(huì)導(dǎo)致溶液pH(>8.1)過(guò)高，從而形成一定濃度的自由氨，對(duì)反歧化脫氮反應(yīng)也有負(fù)面影響.

Dexiang等[49]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)碳酸氫鹽/氨氮的值小于2.3時(shí)，反歧化脫氮活性受到抑制，而當(dāng)比值大于4.7時(shí)，其活性也會(huì)受到抑制；Yuya Kimura等[50]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用凝膠載體培養(yǎng)反歧化菌時(shí)，當(dāng)碳酸氫鹽/氨氮值不低于0.2時(shí)，反歧化脫氮反應(yīng)便可以順利進(jìn)行.

3.3.4 磷酸鹽和硫酸鹽的影響

與硝酸鹽類(lèi)似，不同的反歧化菌種對(duì)磷酸鹽的承受能力也不同.Van De Graaf[51]對(duì)Brocadiaanammoxidans菌進(jìn)行了試驗(yàn)，當(dāng)磷酸鹽濃度為155 mg/L時(shí)，此菌便失去了活性；Egli.[39]對(duì)C.Kueneniastuttgartiensis菌進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)磷酸鹽濃度達(dá)到620 mg/L時(shí)，對(duì)此菌的活性仍然沒(méi)有影響；與此相反，Dapena Mora[47]則報(bào)道，當(dāng)磷酸鹽濃度為620 mg/L時(shí)，反歧化脫氮活性損失了50%.

關(guān)于硫化物對(duì)反歧化脫氮效果的影響，國(guó)內(nèi)外學(xué)者們的說(shuō)法也不一致.Dapena Mora[47]報(bào)道，當(dāng)硫酸鹽濃度為9.6 mg/L時(shí)，反歧化菌喪失了50%的活性；而Van de Graaf[51]報(bào)道，反歧化菌對(duì)64 mg/L的硫酸鹽表現(xiàn)出了一定的抗性.

3.4 溶解氧的影響

溶解氧對(duì)反歧化菌的活性具有一定的抑制作用.低濃度的溶解氧(0.25%～2%)對(duì)反歧化菌活性的影響是可逆的,而高濃度的溶解氧(>18%)對(duì)其活性的影響則是不可逆的[52].

Jose M.Carvajal Arroyo等[53]通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)溶解氧濃度為2.3～3.8 mg/L時(shí)，反歧化脫氮活性損失了50%.

3.5 鹽的影響

Dapena Mora[47]發(fā)現(xiàn),當(dāng)氯化鈉的濃度低于150 mM時(shí)，不會(huì)對(duì)反歧化菌的活性產(chǎn)生影響，而氯化鉀和硫酸鈉的濃度分別超過(guò)100 mM和50 mM時(shí)，反歧化菌的活性便會(huì)受到抑制.Kartal等[54]報(bào)道，反歧化菌中的Kuenniastuttgartiensis菌能夠承受的鹽濃度可達(dá)到30 g/L.

3.6 其它因素的影響

較多學(xué)者報(bào)道，反歧化菌對(duì)可見(jiàn)光比較敏感.Van De Graaf[51]發(fā)現(xiàn)，可見(jiàn)光會(huì)使反歧化菌的活性損失30%～50%.因此，一些國(guó)內(nèi)外學(xué)者在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中會(huì)用黑布、黑塑料等包裹反應(yīng)器.

生物濃度對(duì)反歧化脫氮效率也具有至關(guān)重要的影響.Strous等[1]發(fā)現(xiàn),只有當(dāng)細(xì)胞個(gè)數(shù)超過(guò)1 010～1 011時(shí)，才會(huì)呈現(xiàn)出反歧化脫氮活性.

Arrojo[55]研究發(fā)現(xiàn)剪應(yīng)力對(duì)反歧化脫氮也會(huì)有影響.當(dāng)轉(zhuǎn)速為180 r/min時(shí)，對(duì)反歧化脫氮性能沒(méi)有影響，而當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到250 r/min時(shí)，反歧化脫氮活性與污泥平均粒徑分別下降了40%和45%.

4 生物反歧化脫氮工藝的實(shí)際工程應(yīng)用及展望

由于反歧化菌種來(lái)源稀少，而且生長(zhǎng)十分緩慢，又因?yàn)閷?duì)溫度等環(huán)境要素要求苛刻，使得生物反歧化脫氮工藝的實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于實(shí)驗(yàn)室研究程度.在實(shí)驗(yàn)室的研究中，生物反歧化脫氮技術(shù)可以達(dá)到很好的脫氮效果，而在實(shí)際工程應(yīng)用中，成功的例子卻很少.

荷蘭第一個(gè)成功建造的生物反歧化脫氮反應(yīng)器總體積為70 m3，起初接種了硝化污泥進(jìn)行馴化，兩年后又在反應(yīng)器中添加了反歧化污泥.此反應(yīng)器總共花了3.5年的時(shí)間才啟動(dòng)成功，直到2006年9月，此反應(yīng)器才全面投入生產(chǎn)，平均總氮去除率達(dá)到了750 Kg/d.

日本第一個(gè)全規(guī)模的短程硝化-反歧化脫氮工藝是由傳統(tǒng)的硝化-反硝化工藝改建而成的，專(zhuān)門(mén)用于處理半導(dǎo)體生產(chǎn)廠(chǎng)產(chǎn)生的廢水.Tokutomi.等[56]對(duì)此工藝的脫氮性能進(jìn)行了評(píng)估,經(jīng)過(guò)三個(gè)月的啟動(dòng)后，總氮去除率達(dá)到了1.04～3.29 Kg/m3.

由于生物反歧化脫氮技術(shù)能夠克服傳統(tǒng)生物脫氮技術(shù)(硝化-反硝化)的缺陷，因而對(duì)于處理高氨氮廢水具有重要意義.目前，影響該技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際工程中的“瓶頸”問(wèn)題是反歧化菌代謝周期過(guò)長(zhǎng).若這一問(wèn)題能夠得以解決，則生物反歧化脫氮技術(shù)在廢水脫氮領(lǐng)域便具有十分廣闊的開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景.

5 結(jié)束語(yǔ)

由于生物反歧化脫氮工藝具有低成本、高效率等優(yōu)點(diǎn)，使得其將來(lái)在廢水脫氮領(lǐng)域可占有很大優(yōu)勢(shì).然而，由于反歧化菌對(duì)溫度、溶解氧等環(huán)境因素十分敏感，導(dǎo)致此工藝很難應(yīng)用到實(shí)際工程中去.因此，在以后的研究中，國(guó)內(nèi)外學(xué)者應(yīng)重點(diǎn)對(duì)反歧化菌的脫氮機(jī)理進(jìn)行研究，解決反歧化菌增殖緩慢這一技術(shù)“瓶頸”；同時(shí)，還應(yīng)對(duì)生物反歧化脫氮工藝的工程應(yīng)用進(jìn)行研究，旨在能夠?qū)⑵涑晒Φ貞?yīng)用到實(shí)際工程中去.

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