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厭氧氨氧化菌的發(fā)現(xiàn)之旅:用于污水處理的微生物一直存在于自然界,但進(jìn)入污水領(lǐng)域大顯神通則因?yàn)槿祟惖恼J(rèn)識有早晚,則入門有先后。比如20億年前就蓬勃存在的光合細(xì)菌,上世紀(jì)70年代起就成功用于有機(jī)廢水工藝。但是一樣普遍地存在于自然界中的厭氧氨氧化菌,其發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用就戲劇曲折多了。1977年,科學(xué)家推測自然界中可能存在化能自養(yǎng)微生物將NH4+氧化成N2,但一直沒有實(shí)驗(yàn)證據(jù)支持,一直到上世紀(jì)80年代末,在荷蘭代夫爾特一個酵母廠的污水脫氮流化床反應(yīng)器中,一個奇怪的現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)了,反應(yīng)器中NH4+消失的同時有N2生成,可以判斷這里面存在之前科學(xué)家推測的厭氧氨氧化反應(yīng)??茖W(xué)家經(jīng)過3年的重復(fù),于1990年確證了這個代謝路徑的存在,與硝化作用相比,厭氧氨氧化以亞硝酸鹽取代氧,改變了末端電子受體;與反硝化作用相比,北京厭氧氨氧化菌廠家,以氨取代有機(jī)物,改變了電子供體,北京厭氧氨氧化菌廠家,化學(xué)反應(yīng)式是這樣的:NH4++NO2-→N2+2H2O但這種神奇的細(xì)菌不容易控制,采用傳統(tǒng)的系列稀釋分離、平板劃線分離、顯微單細(xì)胞分離等微生物分離方法都以失敗告終,1999年,北京厭氧氨氧化菌廠家,荷蘭科學(xué)家利用密度梯度離心的方法,得到了厭氧氨氧化菌,約200到800個細(xì)胞中只含有1個污染細(xì)胞。 厭氧氨氧化菌如何處理污水 ?北京厭氧氨氧化菌廠家
厭氧氨氧化菌非常實(shí)際的應(yīng)用在于污水的處理。污水廠和一些制造化肥或精煉石油的工廠會產(chǎn)生數(shù)百萬升富含氨的廢水,所有的這些含氮廢水都需要降解掉。傳統(tǒng)方法是使用硝化菌將氨轉(zhuǎn)換成亞硝酸鹽或硝酸鹽,然后反硝化菌再將其還原成氮?dú)?。硝化過程的微生物需要氧氣,并且需要巨量的氧氣,因此一些機(jī)器就要耗費(fèi)大量的電來為這些污泥進(jìn)行曝氣。不但如此,反硝化過程還需要外碳源,例如甲醇,甲醇燃燒又會產(chǎn)生二氧化碳。所以,這種工藝是代價高昂的,不僅占用大量空間還對環(huán)境不好。而厭氧氨氧化污水處理工藝的形成,提供了重要的優(yōu)勢。厭氧氨氧化菌能夠利用氨作為他們的能源,這就不需要再用昂貴的甲醇。并且該反應(yīng)不需要氧氣,所以厭氧氨氧化工藝會消耗更少的電量。該工藝不僅不產(chǎn)生二氧化碳,反而還會消耗它,所以該工藝是非常環(huán)保的??傊?,與傳統(tǒng)的工藝相比,厭氧氨氧化工藝會減少90%的運(yùn)行費(fèi)并節(jié)省50%的空間面積。 北京厭氧氨氧化菌廠家厭氧氨氧化菌的存活條件。
厭氧氨氧化菌的有機(jī)物控制。厭氧氨氧化菌是以CO2作為惟一碳源的無機(jī)自養(yǎng)型細(xì)菌。有機(jī)物會對厭氧氨氧化的富集培養(yǎng)產(chǎn)生負(fù)面影響。其影響的機(jī)理主要可歸結(jié)為厭氧氨氧化菌與反硝化菌的競爭。在富集培養(yǎng)過程中,宜對有機(jī)物進(jìn)行控制。對于低C/N廢水,通過前置SHARON工藝可將大部分有機(jī)物去除,為后續(xù)厭氧氨氧化工藝提供質(zhì)量的進(jìn)水水質(zhì)。另一方面,若厭氧氨氧化菌能夠利用有機(jī)物,理論上其細(xì)胞產(chǎn)率可明顯提高,這對推廣應(yīng)用厭氧氨氧化工藝具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。有鑒于此,不少研究者對其進(jìn)行了探索研究。研究發(fā)現(xiàn),添加丙酸長期(150天)富集培養(yǎng)時(富集培養(yǎng)物中Candidatus“Brocadiaanammoxidans”含量為80%),厭氧氨氧化菌可以亞硝酸鹽或硝酸鹽為電子受體氧化丙酸,其氧化丙酸的速率高達(dá)nmol/(min·mg菌體蛋白)。富集培養(yǎng)后,優(yōu)勢菌群轉(zhuǎn)變?yōu)镃andidatus“Anammoxoglobuspropionicus”(富集培養(yǎng)物中厭氧氨氧化菌含量仍約為80%,反硝化菌含量始終維持在2%),對有機(jī)物具有較大的親和力。同樣,添加乙酸進(jìn)行富集培養(yǎng)也獲得了類似的結(jié)果,富集培養(yǎng)物中的優(yōu)勢菌群轉(zhuǎn)變?yōu)镃andidatus“Brocadiafulgida”,具有自發(fā)熒光(autofluorescence)的特性。
目前,隨著人民生活水平的提高和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,含氮化合物的排放量日益急劇增加,引起了嚴(yán)重的水質(zhì)量富營養(yǎng)化和水體環(huán)境污染問題。傳統(tǒng)的硝化和反硝化脫氮技術(shù)被用來處理高氨氮、低C/N比的廢水時,耗能大(硝化曝氣)且需要外加碳源和投加堿中和硝化過程產(chǎn)生的酸,使得投資和運(yùn)行費(fèi)用增加。因此,新型生物脫氮工藝的開發(fā)成為國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)問題,其中厭氧氨氧化由于是自養(yǎng)的微生物過程、不需要外加碳源以及反硝化、污泥產(chǎn)率低等特點(diǎn)成為研究的一個方向。 厭氧氨氧化菌的富集與脫氮效能。
神奇的紅菌。參與厭氧氨氧化過程的細(xì)菌稱為厭氧氨氧化菌。一般認(rèn)為厭氧氨氧化菌是自養(yǎng)細(xì)菌,以二氧化碳或碳酸鹽作為碳源,以銨鹽作為電子供體,以亞硝酸鹽/硝酸鹽作為電子受體。厭氧氨氧化菌(anaerobic ammonium oxidation, Anammox)是一類細(xì)菌,屬于浮霉菌門,“紅菌”是環(huán)保水處理業(yè)內(nèi)對厭氧氨氧化菌的俗稱,通過生物化學(xué)反應(yīng),它們可以將污水中所含有的氨氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)馊コ?。它們對全球氮循環(huán)具有重要意義,也是污水處理中重要的細(xì)菌。山東浩妙生物對于厭氧氨氧化菌的研究和培育依托科研力量走在國際前沿,并成功研發(fā)運(yùn)用這種“紅菌”的脫氮反應(yīng)器,為工業(yè)廢水處理貢獻(xiàn)了質(zhì)量的解決方案。厭氧氨氧化是微生物領(lǐng)域和環(huán)境領(lǐng)域的重大發(fā)現(xiàn),在環(huán)境工程中具有重大開發(fā)價值。北京厭氧氨氧化菌廠家
厭氧氨氧化菌的代謝途徑。北京厭氧氨氧化菌廠家
厭氧氨氧化 (ANAMMOX)菌是否利用有機(jī)物的方法 ANAMMOX(厭氧氨氧化)工藝是目前已知的非常經(jīng)濟(jì)的生物脫氮技術(shù),與傳統(tǒng)的硝化反硝化技術(shù)相比,ANAMMOX工藝具有能耗低、不消耗有機(jī)碳、剩余污泥量小、不釋放CO2等優(yōu)點(diǎn),在生物脫氮領(lǐng)域具有很廣的應(yīng)用前景。ANAMMOX菌是一種化能自養(yǎng)型細(xì)菌,以無機(jī)碳為碳源,之前認(rèn)為不能利用有機(jī)碳。由于受無機(jī)物氧化產(chǎn)生能量不足的制約,ANAMMOX微生物存在生長緩慢、世代時間長、細(xì)胞得率低等諸多缺陷,導(dǎo)致細(xì)菌培養(yǎng)周期長,導(dǎo)致其實(shí)際應(yīng)用效率被限制。如能證明ANAMMOX菌可利用有機(jī)物,則可以通過人為調(diào)節(jié)水體中有機(jī)物的方式極大地縮短ANAMMOX微生物的生長周期和世代,提高細(xì)胞得率和脫氮效果。 北京厭氧氨氧化菌廠家
文章來源地址: http://www.cdcfah.com/cp/3013270.html
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