通过厌氧氨氧化抑制亚硝酸盐氧化细菌的生长，从而实现生活污水中的脱氮-九游会老哥俱乐部登录

使用厌氧铵氧化（厌氧氨）实现生活污水中的氮去除，有可能使废水处理成为能量中性甚至能量正的。面临的挑战是抑制亚硝酸盐氧化细菌（nob）的生长。这项研究提出了一种有前途的方法，该方法基于具有低溶解氧的间歇曝气来限制nob的生长，从而为厌氧氨氧化细菌提供了与铵氧化细菌（aob）形成伙伴关系的优势。结果表明，基于荧光原位杂交，该方法成功抑制了nob，nob的相对丰度保持在2.0–2.6％之间。在高于20 c的温度下，可以通过厌氧氨从生活污水中有效去除氮，出水总氮（tn）浓度为6.6±2.7 mg / l，而进水tn和可溶性化学需氧量为62.6±3.1 mg / l。 l和88.0±8.1 mg / l。

介绍

必须从废水中除去氮，以保护河流和其他水体富营养化。在常规废水处理厂（wwtp）中，需氧硝化和缺氧反硝化被广泛用于去除氮。曝气需要大量能量才能为硝化创造好氧条件。同时，反硝化需要有机物。随着厌氧铵氧化（anammox）1的发现，不需要有机碳就可以实现自养性氮的去除，因为厌氧菌可以将铵作为电子供体，以co2作为生长的碳源来还原亚硝酸盐2。因此，废水中的有机物不需要脱氮，而是可以通过厌氧转化为沼气（ch4），以最大程度地回收废水中的能量。同时，由于使用anammox3的生物脱氮系统中的氧气需求减少了60％，因此还可以减少能耗。因此，厌氧氨氧化被认为是一种有吸引力的替代性脱氮工艺4。该技术已成功应用于处理含高浓度铵的废水，例如污泥废水。但是，该流中包含的氮仅占wwtp5中总氮（tn）负荷的25％。如果也可以使用厌氧氨氧化工艺去除原污水中所含的氮，则污水处理厂可能会变成能量中性。

在使用厌氧氨气进行生物脱氮的过程中，废水中的一部分铵被铵氧化细菌（aob）氧化为亚硝酸盐。然后，厌氧细菌利用亚硝酸盐作为电子受体将剩余的铵氧化为氮气（图1）。因此，实现厌氧氨氧化的前提是系统中aob和厌氧氨氧化细菌的富集。 aob的保留不是问题，因为它广泛存在于常规生物脱氮废水处理系统中。厌氧细菌和纯aob的倍增时间分别为5.5-7.5天6和7-8h7。因此，保留厌氧氨氧化细菌被认为是实现污水处理系统中厌氧氨氧化过程的瓶颈，特别是在低温下。最近，通过在处理污水的上流厌氧污泥毯式反应器中形成颗粒污泥，可以很好地保留厌氧菌细菌，这些颗粒可以在12–30 c的温度下很好地工作。这表明，通过使用颗粒污泥，厌氧菌在污水处理中的保留不再是问题。

抑制亚硝酸盐氧化细菌（nob）的生长是通过厌氧氨氧化反应从污水中去除氮的另一个重要因素。如果在好氧条件下将亚硝酸盐氧化为硝酸盐的nob与厌氧细菌共存于系统中，则nob将迅速消耗亚硝酸盐。因此，由于亚硝酸盐供应不足，厌氧细菌的生长受到限制。然而，研究表明，在同时硝化和厌氧氨氧化反应器中处理低浓度废水时，很难控制nob的生长[10,11]。因此，抑制nob的生长是在污水处理系统中通过厌氧氨氧化实现自养氮去除的真正瓶颈。

亚硝酸盐是通过nob进行亚硝酸盐氧化的基质，是铵氧化的产物。这样，亚硝酸盐氧化总是落后于铵氧化。因此，如果在反应器中开始累积亚硝酸盐时关闭曝气，则厌氧细菌会消耗累积的亚硝酸盐（图1），与恒定曝气的情况相比，nob的生长较少。随着时间的流逝，这种条件的应用将导致nob人群的逐渐减少。

基于以上分析，我们假设低溶解氧（do）的间歇曝气可能是抑制一阶段硝化/厌氧氨处理反应器中nob增长的有前途的方法。低溶解氧的间歇曝气导致有氧（低溶解氧）和缺氧运行条件交替出现。在低溶解氧下，亚硝酸盐很容易积聚，因为在低溶解氧下，aob（μaob）的表观生长速度快于nob（μnob）的表观生长速度。一旦亚硝酸盐积累，就关闭曝气，反应器进入缺氧状态，从而使厌氧氨氧化细菌消耗亚硝酸盐。当厌氧氨氧化反应完成时，下一个曝气阶段开始。在这些操作条件下，曝气阶段nob的增长可能低于aob。同时，对于亚硝酸盐而言，厌氧氨氧化细菌比nob具有明显优势。

这项研究调查了使用低溶解氧的间歇曝气来抑制nob增长以实现通过厌氧氨从生活污水中脱氮的可行性。有三个任务。首先，通过对低溶解氧进行间歇曝气后，通过测量活性污泥中nob的含量来研究nob的生长。同时，还调查了aob和厌氧氨氧化细菌的丰度，以了解这些关键生物的动态。其次，通过研究反应器中的氮转化途径，研究了低溶解氧的间歇曝气在抑制nob增长中的作用。最后，研究了脱氮性能。