謝　麗，殷　紫，尹志軒，王悅超，周　琪

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一段式厭氧氨氧化工藝亞硝酸鹽氧化菌抑制方法研究進展

謝麗，殷紫，尹志軒，王悅超，周琪

（同濟大學環(huán)境科學與工程學院，上海 200092）

摘要:近年來，厭氧氨氧化工藝（anaerobic ammonium oxidation, Anammox）作為一種新型的脫氮技術，由于其耗能少、效率高而被應用于高氨氮廢水的處理中。然而，實際運行的厭氧氨氧化工程中有時會出現(xiàn)亞硝酸鹽氧化菌（nitrite oxidizing bacteria, NOB）大量繁殖的情況，導致硝酸鹽積累，脫氮效率下降。在一段式Anammox反應器中，通過控制某些影響因素，如調節(jié)體系中的溶解氧，控制游離氨和游離亞硝酸的濃度，調控碳源濃度以及外加中間產(chǎn)物（N2H4、NO和NH2OH）等方式，能夠在維持Anammox工藝脫氮效率的同時有效抑制NOB。除了系統(tǒng)地綜述一段式Anammox工藝中NOB抑制手段以外，將進一步討論實際Anammox工程應用中抑制NOB大量繁殖行之有效的手段。

關鍵詞:一段式厭氧氨氧化；亞硝酸鹽氧化菌抑制；溶解氧；游離氨和游離亞硝酸；碳源；中間產(chǎn)物

引 言

20世紀90年代，一種新型的脫氮微生物厭氧氨氧化菌（anaerobic ammonium oxidation bacteria, AnAOB）被發(fā)現(xiàn)，從而產(chǎn)生了新型的脫氮技術——厭氧氨氧化（anaerobic ammonium oxidation，Anammox)[1]。如式(1)所示，Anammox過程中AnAOB在嚴格厭氧的條件下，以無機碳為碳源，以亞硝氮作為電子受體將氨氮氧化為氮氣，從而實現(xiàn)自養(yǎng)脫氮[2]

與傳統(tǒng)生物脫氮工藝相比，Anammox技術在理論上可以節(jié)省60%的曝氣能耗，減少90%的污泥產(chǎn)量，且無須外加有機碳源，在降低脫氮成本的基礎上仍可以維持較高的脫氮效率，尤其適用于多種高濃度氨氮廢水的脫氮處理[3]。

在Anammox的實際應用過程中，短程硝化常常和厭氧氨氧化耦合在一起。短程硝化將高氨氮廢水中約一半的氧化為，從而滿足厭氧氨氧化工藝的進水要求?；诖嗽淼墓に囆问接幸欢问剑╫ne-stage）和兩段式（two-stage）兩種，兩者區(qū)別在于短程硝化與厭氧氨氧化反應是否在同一反應器中發(fā)生。一段式工藝也可以被稱作CANON (completely autotrophic nitrogen removal over nitrite)[4]、DEMON (DEamMONification)[5]或 OLAND (oxygen limited autotrophic nitrification and denitrification)[6]，它們的區(qū)別在于起初命名時對在厭氧條件下氧化氨氮的菌種的認知不同。DEMON和OLAND認為微好氧條件下氧化氨氮的是硝化菌，而CANON則已經(jīng)確認了AnAOB菌的存在并明確了其厭氧氨氧化的作用[7]；兩段工藝包括SHARON (single high activity ammonium removal over nitrite)-ANAMMOX[8]、NAS?[3]等。在荷蘭鹿特丹污水廠、奧地利斯特拉斯污水廠等均有Anammox工藝的工程化應用[3]。據(jù)報道Anammox工程在長期運行過程中常出現(xiàn)亞硝酸鹽氧化菌（nitrite oxidation bacteria, NOB）大量繁殖的現(xiàn)象，導致脫氮效果惡化，硝態(tài)氮濃度升高，甚至最終反應系統(tǒng)崩潰[3]。例如，由于曝氣過度等因素，在兩段式工藝的短程硝化階段NOB容易大量繁殖，導致短程硝化變?yōu)橥耆趸?，從而無法達到Anammox工藝對進水基質的要求[3]。而過量曝氣也會對一段式Anammox過程產(chǎn)生抑制，如圖1所示[9]。

雖然有國外學者指出，解決NOB大量繁殖的唯一途徑是對反應器進行重新接種不含 NOB的污泥[9]，但也有實例表明再次接種后，NOB仍然會在系統(tǒng)中大量繁殖，導致脫氮系統(tǒng)再次崩潰[10]。鑒于在兩段式反應器中，Anammox與短程硝化分別在兩個反應器中運行，而短程硝化作為獨立的工藝階段，其NOB生長控制方法已有很多報道(如控制溫度、溶解氧、pH等)[7]，因此本文將著重綜述一段式Anammox工藝中NOB抑制手段。

圖1　過量曝氣導致NOB積聚破壞Anammox系統(tǒng)[9]Fig. 1 Anammox system deterioration caused from NOB accumulation by excess oxygen[9]

1　一段式Anammox脫氮工藝中可能存在的共生菌種

一段式 Anammox脫氮工藝中可能同時存在AnAOB、好氧氨氧化細菌（ammonium oxidation bacteria, AOB）、NOB以及反硝化菌等。AnAOB是嚴格厭氧菌，其倍增時間長達11 d[11]，0.5%空氣飽和度的溶解氧[12]就可以對其產(chǎn)生可逆抑制。反硝化菌是兼性異養(yǎng)菌，它能夠利用有機碳源實現(xiàn)反硝化脫氮，在一段式Anammox反應器中將與AnAOB競爭基質。但在主流Anammox工藝中，由于進水中仍然含有大量的有機碳，反硝化菌的存在反而可以解除有機碳源對 AnAOB的抑制，實現(xiàn)SNAD (simultaneous nitrification, Anammox and denitrification processes)[13]過程。

AOB和NOB統(tǒng)稱為硝化細菌，是一類具有硝化功能的革蘭陰性菌，屬于好氧自養(yǎng)型菌。兩者以CO2作為唯一碳源，分別以和作為唯一能源。如圖2所示，Anammox脫氮工藝中的AnAOB通常需要與AOB協(xié)同作用，首先依賴AOB將廢水中約一半的短程硝化為，以滿足AnAOB特定的基質比例要求。雖然AOB會與AnAOB爭奪共同的底物，但AOB也給AnAOB提供了必要的反應基質。此外，AOB的代謝過程消耗了體系中的溶解氧，從而在一定程度上緩解了氧氣對AnAOB的抑制。

圖2　Anammox脫氮系統(tǒng)中的菌種關系[14]Fig. 2 Relationship between different functional bacteria in Anammox system[14]

2　一段式Anammox工藝中NOB的影響因素及抑制方法

影響NOB生長的因素有很多，如溫度、溶解氧、pH、游離氨（free ammonia, FA）和游離亞硝酸（free nitrous acid, FNA）、碳源濃度等。而控制一段式Anammox體系中的NOB，必須以Anammox系統(tǒng)和脫氮效果的穩(wěn)定以及功能菌之間的平衡為前提。例如，已有研究表明，升高溫度不僅能加快AOB的生長速率，也能擴大AOB和NOB在生長速率上的差距，可以同時維持AnAOB和AOB的生長活性。因此本文主要從溶解氧、FA/FNA濃度、碳源以及中間產(chǎn)物等方面綜述其對一段式Anammox中NOB的抑制作用。

2.1 溶解氧

溶解氧的控制是保證Anammox工藝穩(wěn)定運行的重要因素。在一段式工藝中溶解氧會抑制AnAOB的活性，無法消耗的和溶解氧的存在會給NOB的生長提供有利條件。Hunik等[17]研究發(fā)現(xiàn)，Nitrosomonas(AOB)的耗氧速率為10.5 μg·g-1·s-1，溶解氧的半飽和速率 Ks(O2)為 0.16 mg·L-1；Nitrobacter(NOB)的耗氧速率為 1.2 μg·g-1·s-1，Ks(O2)為 0.54 mg·L-1。說明在低溶解氧狀態(tài)下，AOB對氧氣的親和力和耗氧速率高于NOB。因此控制體系中溶解氧濃度在較低水平能夠使 AOB比NOB生長更占優(yōu)勢。此外，由于是AOB的產(chǎn)物，也是NOB生長的基質，氧化總是滯后于氧化過程[18]。因此，可以通過控制曝氣時間，當系統(tǒng)中開始積累時停止曝氣，使環(huán)境趨于厭氧條件，此時生成的更容易被AnAOB菌利用。也有研究表明，在間歇曝氣體系中，AOB受好氧模式和厭氧模式不斷切換的負面影響比NOB要小[19]。通過控制溶解氧濃度、調節(jié)曝氣時間以及改變曝氣方式（如間歇曝氣）等方法能夠有效地控制體系中的溶解氧[20]，達到抑制 NOB生長的目的。

表1總結了不同曝氣策略下一段式Anammox反應器運行效果。與連續(xù)曝氣相比，間歇曝氣能夠降低NOB的生長速率，從而使AOB成為優(yōu)勢菌群，實現(xiàn)短程硝化[18]。Carles等[21]采用曝氣膜生物反應器作為一段式 Anammox反應器，發(fā)現(xiàn)反應器中NOB大量繁殖。為了抑制NOB生長，Carles等將連續(xù)曝氣改為間歇曝氣，并優(yōu)化氧氣負荷與氨氮負荷的比例，以提高Anammox工藝的脫氮效果。Hyungseok等[24]也發(fā)現(xiàn)間歇曝氣能夠抑制 NOB的生長，阻止生成。

間歇曝氣除了能有效抑制NOB生長，提高總氮去除率外，還可以減少工藝所需曝氣量，從而節(jié)省能耗以及工藝運行成本。但也有報道稱，間歇曝氣雖然具有以上優(yōu)點，但實現(xiàn)NOB的穩(wěn)定抑制至少要6個月[10]。綜上所述，在低溶解氧濃度的體系中，通過控制曝氣時間實現(xiàn)間歇曝氣能夠抑制NOB的生長。在實際的Anammox工藝過程中，研究者需要不斷調試并優(yōu)化曝氣時間及曝氣量等參數(shù)，實現(xiàn)Anammox工藝穩(wěn)定、高效且經(jīng)濟的運行。

2.2 游離氨（FA）和游離亞硝酸（FNA）

少量濃度的FA和FNA即對AOB和NOB產(chǎn)生抑制作用，對 AnAOB也有一定的抑制作用。Fernandez等[25]發(fā)現(xiàn)38 mg NH3-N·L-1的FA能夠使比厭氧氨氧化活性（specific Anammox activity, SAA）降低一半，100 mg NH3-N·L-1的FA則能降低 80%的 SAA；當 FNA 濃度小于 6.6 μg HNO2-N·L-1時，SAA不受影響，而將FNA濃度提高到11 μg HNO2-N·L-1時，SAA將降低50%。表2總結了不同文獻中FA及FNA對AOB、NOB及AnAOB的抑制濃度閾值。從表中可以看出，F(xiàn)A 及FNA對NOB的抑制作用要強于AOB和AnAOB。

影響FA/FNA濃度的因素主要有pH、溫度和基質濃度，如式(2)、式(3)所示[30]。3個因素對FA濃度影響的程度為pH>溫度>基質濃度，其中pH的影響遠遠大于其他兩個因素[31]。由于一段式Anammox工藝主要在中溫下運行，此處主要討論基質濃度和pH的影響。pH的大小和基質濃度的高低除了直接影響NOB的生長外，還能夠通過引起FA/FNA變化，間接影響 NOB的生長。因此，本文分別討論pH和基質濃度與FA/FNA的關系，以及在抑制過程中起主導作用的因素。另外，反應器類型也可能對FA/FNA造成影響。

表3　FA和FNA對AOB、NOB和AnAOB的抑制濃度Table 2 Inhibitary concentrations against AOB,NOB and AnAOB by FA and FNA

然而據(jù)報道，在高基質濃度條件下，真正起抑制作用的可能是基質解離產(chǎn)生的 FA和 FNA[28]。Liang等[15]在一段式 CANON 反應器中發(fā)現(xiàn)為6.7，小于理論值8（據(jù)Anammox反應方程式計算可得），推測可能發(fā)生了NOB的積聚現(xiàn)象。投加后，F(xiàn)A濃度從7 mg·L-1增大到85.7 mg·L-1增大到了11.3，總氮去除率緩慢上升，反應器中Nitrobacter及Nitrospira種群數(shù)量明顯減少，NOB的生物多樣性減小。但不管FA濃度多高，脫氮系統(tǒng)中都能檢測到Nitrobacter 及Nitrospira的存在，這說明NOB不能被完全去除，但NOB的生長能被FA有效地抑制。然而，隨著運行時間的延長，當NOB逐漸適應FA毒性，NOB會重新占優(yōu)勢。委燕等[36]考察缺氧條件下 FNA對NOB的抑制作用時發(fā)現(xiàn)，當投加高濃度（340 mg·L-1）的時，F(xiàn)NA濃度達到0.27mg，此時NOB的活性降低了83.57%，而 AOB的活性卻僅下降 22.34%，表明高濃度的FNA成功抑制了NOB的生長。因此，改變基質濃度能夠影響FA及FNA濃度，達到選擇性抑制NOB的目的。

（2）pH

適合AnAOB生長的最適pH為7.5～8.3[37]，AOB生長的最適宜pH為7.0～8.5，而NOB的最適生長pH稍低一些（6.0～7.5）[38]。因此，當pH大于7.0時，AOB的生長速率顯著高于NOB。另一方面，當系統(tǒng)pH改變時，和解離產(chǎn)生FA及FNA的量也會發(fā)生相應變化[39]。如式(2)、式(3)所示，系統(tǒng)pH高時FA濃度增加，pH低時FNA的濃度增加。由于pH和FA/FNA兩者相互關聯(lián)，大多數(shù)研究者認為FA/FNA起到更主要的NOB抑制作用，然而也有研究表明在弱堿性條件下，pH對Anammox工藝的影響相比于FA/FNA而言更大[40]。關于pH和FA/FNA兩者對NOB抑制作用的主次問題至今還未有定論，需要進一步的研究和探討。

（3）其他

另外，反應器類型也可能對反應器中的FA及FNA濃度造成影響。在序批式間歇反應器（sequencing batch reactor，SBR）中，反應初期的基質濃度等于進水濃度，隨著反應的進行，基質濃度逐漸降低；而在完全混合反應器如 CSTR （continuous stirred tank reactor）中，進水濃度被反應器中原有的廢水稀釋，從而使實際反應初始濃度降低。Fux等[41]認為SBR比CSTR更易實現(xiàn)NOB的選擇性抑制。Svehla等[42]發(fā)現(xiàn)由于SBR采用間歇進水方式，隨著部分硝化反應的進行，體系中的pH不斷減小，F(xiàn)A和FNA濃度也隨之變化:每個反應期開始時的FA（濃度約為38 mg·L-1）和反應結束后的FNA[(5.6±2.7) mg·L-1]都會對NOB產(chǎn)生抑制效果；而連續(xù)進水的CSTR使進水FA和FNA濃度得到稀釋，減輕了其對 NOB的抑制，同時，CSTR穩(wěn)定的操作參數(shù)則為NOB提供了充足的毒性適應時間。當Svehla等將運行方式由CSTR改變?yōu)镾BR后，NOB受到明顯抑制。

以上研究都表明，高濃度的 FA/FNA對Anammox體系中的NOB有抑制作用。通過調節(jié)基質濃度，控制pH以及改變反應器類型等都能影響FA/FNA的濃度。因此，在最優(yōu)pH條件下，應該適當提高基質濃度，在盡量保持Anammox脫氮效率的同時抑制NOB的生長。

2.3 碳源

（1）有機碳源

AOB、NOB和AnAOB 3種菌種均為自養(yǎng)菌，有機碳的存在會抑制其活性。Joss等[9]在SBR反應器中監(jiān)測到消耗速率突降，濃度大大升高。通過研究發(fā)現(xiàn)，造成這一現(xiàn)象的原因是進水中含有的有機物烯丙基硫脲抑制了AOB的活性，導致對及DO消耗速率降低。過量的溶解氧抑制AnAOB活性使積累，從而為NOB的生長提供了有利的條件。此外，有機物的引入也會促進反硝化菌和好氧異養(yǎng)菌等雜菌的生長。異養(yǎng)型細菌的生長速率比自養(yǎng)型細菌更快，也能在一定程度上實現(xiàn)對NOB的抑制。Liang等[15]在CANON反應器中外加葡萄糖以考察有機物對NOB的影響，發(fā)現(xiàn)投加葡萄糖后，變性梯度凝膠電泳圖譜中Nitrobacter和 Nitrospira的條帶數(shù)（種群數(shù)量）均有減少，同時多樣性也有所降低。這一研究結果表明，由于葡萄糖的引入，反硝化菌和好氧異養(yǎng)菌生長得到促進，從而與NOB競爭及DO，使得 NOB生長受到抑制。但值得注意的是，有機物引入帶來的異氧菌的生長同樣也會對AnAOB產(chǎn)生不利影響。有學者認為低濃度有機物存在時AnAOB和反硝化菌能共存并相互促進，但有機物濃度高時，厭氧氨氧化菌活性大大降低[43]；另外一種觀點認為，有機物存在下，厭氧氨氧化菌仍然占據(jù)主導地位，與反硝化菌競爭并優(yōu)先利用有機碳源，代謝途徑表現(xiàn)多樣化[44]。

因此，有機物雖然能夠抑制Anammox體系中NOB的生長，但同時也會引起反硝化菌和好氧異養(yǎng)菌等雜菌的繁殖。這些雜菌對Anammox體系的影響值得進一步探討。

（2）無機碳源

重慶市2009—2015年共規(guī)劃治理148條中小河流中的345個重點河段，規(guī)劃治理河長1 737km，治理任務很重。重慶市“三江”的河道管理工作體制及日常管理基本理順，但中小河流中還存在4種河道違法違規(guī)現(xiàn)象，即采砂業(yè)主夜間作業(yè)，噪音擾民；部分建設單位超審批規(guī)模違規(guī)建設；部分沿河居民或其他建設單位對河道管理法規(guī)認識不足，擅自臨河建房，不履行河道管理審批手續(xù)。

AOB、NOB和AnAOB 3種菌種都以無機碳為同化碳源。當體系中無機碳濃度較低時，3種菌群會產(chǎn)生競爭。據(jù)報道，在無機碳濃度低時，AOB和AnAOB的生長都受到限制，但卻對NOB影響不大[45]。Guisasola等[46]發(fā)現(xiàn)當無機碳濃度低于36 mg C·L-1時AOB生長受到抑制，而NOB抑制在無機碳濃度小于1.2 mg C·L-1才會發(fā)生。Ma等[47]減少了短程硝化-厭氧氨氧化體系中約 90%的無機碳[從(90±3.4) mg C·L-1降低至(9.6±5) mg C·L-1]，發(fā)現(xiàn)總氮去除率從78%±2%下降至46%±2.9%，此時AnAOB活性降低，而AOB活性基本不變，NOB活性卻呈現(xiàn)上升趨勢，從而導致累積，分子生物學結果表明Nitrospira量升高，AOB和AnAOB量均減少；當恢復無機碳濃度到初始水平后，總氮去除率恢復至71%±2.6%，AnAOB活性也明顯恢復，但NOB活性僅略有下降。此時，AOB和AnAOB的量得到了回升，NOB量雖略有下降，但仍高于初始水平。這表明了無機碳濃度不能過低，否則將影響體系中AOB和AnAOB的活性，使得NOB成為優(yōu)勢菌種。Tokutomi等[48]利用氣提流化床反應器運行一段式Anammox工藝時，采用NaOH作為堿源，無機碳濃度低于5 mg·L-1。一段時間后發(fā)現(xiàn)NOB大量繁殖，出水中濃度逐漸升高；用NaHCO3替代NaOH作為堿源，提高無機碳濃度至50～150 mg·L-1，發(fā)現(xiàn)重新開始累積，(生成)/(減少)達到90%，說明高濃度無機碳存在的情況下更易實現(xiàn)短程硝化過程。為了進一步驗證無機碳濃度對 NOB的抑制作用，再次將堿源更換為NaOH后，濃度重新升高，AOB的氨氧化率減小。這表明當無機碳濃度不足時，NOB的生長速率高于AOB，而高濃度時AOB占優(yōu)勢，在供氧有限的條件下可以達到選擇性抑制NOB的目的。由此可見，為了維持短程硝化-厭氧氨氧化體系的穩(wěn)定運行，必須滿足AOB和AnAOB對無機碳的需求。

2.4 中間產(chǎn)物抑制

Anammox反應的機理用方程式表示如下[49]

其中，式(4)～式(6)為分步反應方程式，式(7)為總反應。在Anammox脫氮反應過程中，會生成中間產(chǎn)物NO和N2H4。據(jù)報道，向Anammox體系中投加這兩種中間產(chǎn)物可以抑制NOB的生長[50-51]。此外，Anammox過程產(chǎn)生的N2H4能夠發(fā)生歧化反應生成NH2OH[52]，而AnAOB中的羥銨氧化還原酶（hydroxylamine oxidoreductase）又能夠將NH2OH轉化為 N2H4，因此，研究者也考察了 NH2OH對Anammox體系中NOB的抑制作用，具體分析如下。

2.4.1 N2H4抑制 N2H4是一種有毒的強還原劑，它對AOB和NOB都有毒害作用，但它也能強化Anammox過程，提高總氮去除率[50]。Yao等[53]向SBR-CANON反應器進水中投加14.77 mg·L-1的N2H4時，TN去除速率和去除效率均有提高（分別從0.188升高到0.214 kg N·m-3·d-1，從51.6%升高到 67.3%），(生成)/(減少)也從 0.2下降到0.12（接近理論值0.11），表明N2H4能夠有效抑制NOB的生長。

Xiao等[54]在SBR中接種成熟的CANON工藝的污泥，不投加 N2H4時，脫氮速率較低為(0.108±0.054) kg N·L-1·d-1，總氮去除率為43%±13%；當向反應器中加入4 mg·L-1N2H4后，盡管進水氨氮濃度從150 mg N·L-1升高至240 mg N·L-1，脫氮速率和總氮去除率卻分別提升到70%±7%和(0.33±0.06) kg N·L-1·d-1；持續(xù)投加4 mg·L-1N2H4，馴化形成了Anammox顆粒污泥，脫氮速率和總氮去除率皆趨于穩(wěn)定。通過分子生物學手段檢測發(fā)現(xiàn)，異養(yǎng)菌和NOB受到N2H4的抑制比功能菌（AOB和AnAOB）更大。從反應機理角度考察，外部投加的少量N2H4在抑制NOB的生長速率的同時，經(jīng)聯(lián)氨氧還酶（hydrazine oxidoreductase）催化氧化變成N2，釋放出的電子更容易被 AnAOB合成代謝利用，因此能夠替代被氧化為途徑對電子進行補充，因此可減少的產(chǎn)生，降低NOB的生長速率[53]。

2.4.2 NO抑制 NO是 Anammox反應的中間產(chǎn)物，同時也是硝化及反硝化過程的中間產(chǎn)物。NO對細菌具有普遍的毒性抑制。在好氧條件下，NO 對AOB的毒害作用與生境中的氨濃度有關:缺氨時NO對AOB產(chǎn)生毒害；富氨時，NO不但不會毒害AOB，反而會刺激AOB的生長[55]。

NO能夠抑制NOB的生長，微克級別的NO就能對Nitrobacter spp.產(chǎn)生抑制作用[51]。Courtens等[56]采用4種不同類型的硝化污泥，其Nitrobacter/Nitrospira濃度比及半飽和常數(shù)各不相同（由Nitrospira主導的硝化污泥Ks較小，對親和力強）。對于Ks為1.50 mg的硝化污泥，Nitrobacter量高于 Nitrospira，2 μg N·L-1的NO就能使其中NOB活性降低24%；另外 3種污泥都是接種于實際脫氮過程，Nitrospira的量遠高于Nitrobacter，其半飽和常數(shù)Ks分別為0.70,0.36和0.06 mg，而NO對其抑制程度分別為0%、30%～50%和60%～80%。表明當體系中Nitrospira為NOB主要菌種時，NO對其抑制作用與污泥的Ks密切相關，Ks越小，NO的抑制作用越明顯。

筆者認為，外部添加N2H4、NO及NH2OH等中間產(chǎn)物能夠實現(xiàn)對NOB的原位（in-situ）抑制，是一種方便快捷的抑制手段。但這些中間產(chǎn)物試劑價格高，故此類抑制手段多在實驗室中使用，工程應用未見報道。另外，這些中間產(chǎn)物大多對生命體具有極強的毒性，在使用過程中必須嚴格控制規(guī)范操作，保證人員安全。

3　結 論

NOB的大量繁殖致使Anammox反應系統(tǒng)崩潰的現(xiàn)象已經(jīng)引發(fā)研究者及工程師愈來愈多的關注。通過調節(jié)溶解氧、提高FA/FNA濃度、調控碳源濃度以及外加中間產(chǎn)物等方式，能夠在維持Anammox工藝脫氮效率的同時有效抑制NOB。在文中提到的幾種 NOB抑制手段中，調節(jié)溶解氧的間歇曝氣法能夠減少工藝所需曝氣量，節(jié)省能耗以降低工藝運行成本，是實際工程應用中經(jīng)濟且行之有效的方法；通過提高FA、FNA濃度和碳源濃度的調控手段與工藝進水水質關系密切，需要根據(jù)實際進水情況考慮是否可行；外加中間產(chǎn)物的調控方式方便快捷，但由于藥劑的使用成本較高、藥劑毒性大，目前大多在實驗室小試規(guī)模使用。

另一方面，抑制手段并不是單一化的，實際運行過程中常?？梢圆扇《喾N手段聯(lián)用的方法。比如: FA抑制手段聯(lián)合基質濃度調控和pH調控手段，三者相互關聯(lián)，彼此影響[26, 40]；同時采取FA抑制（抑制NOB生長）與增大無機碳濃度（促進AOB生長）的方法，能優(yōu)化NOB抑制效果[48]；在常規(guī)抑制方法的基礎上聯(lián)合其他方法如污泥淘洗，調整SRT以實現(xiàn) NOB不可逆抑制[59]；向兩段式反應器的部分硝化階段補充AOB占優(yōu)勢的硝化污泥[60]，或直接在一段式反應器中接種不含NOB的Anammox污泥[9]，實現(xiàn)生物強化。然而，隨著 Anammox工藝在國內外的廣泛應用，其運行工況各不相同，一旦發(fā)生 NOB大量繁殖的情況，則需根據(jù)具體工況選擇經(jīng)濟高效的 NOB抑制方式。例如，寒冷地區(qū)的溫度控制比熱帶地區(qū)耗費更多的能量，則采用外加中間產(chǎn)物的原位抑制更加高效；又如，進水水質常常影響著基質濃度，當進水水質波動引起氮源或無機碳源不足時，需要人為補充基質。

總之，當Anammox工藝中NOB大量繁殖時，必須結合具體工況，在考慮體系的穩(wěn)定性、氨氮去除率及功能菌的生長情況的基礎上，靈活地選擇最佳的NOB抑制方案。

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2016-03-14收到初稿，2016-04-22收到修改稿。

聯(lián)系人及第一作者:謝麗（1976—），女，教授。

Received date: 2016-03-14.

中圖分類號:X 703.1

文獻標志碼:A

文章編號:0438—1157（2016）07—2647—09

DOI:10.11949/j.issn.0438-1157.20160294

基金項目:國家自然科學基金項目（51378373,51178326）。

Corresponding author:Prof. XIE Li, sally.xieli@#edu.cn supported by the National Natural Science Foundation of China (51378373,51178326).

A review on regulation methods of nitrite oxidizing bacteria in one-stage anaerobic ammonia oxidation process

XIE Li, YIN Zi, YIN Zhixuan, WANG Yuechao, ZHOU Qi
(College of Environmental Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China)

Abstract:In recent years，anaerobic ammonium oxidation (Anammox), a new technology for nitrogen removal, has been used in the treatment of high-strength ammonia wastewater due to its low energy consumption and high treatment efficiency. Whereas, the accumulation of nitrite oxidizing bacteria (NOB) often occurs in full-scale Anammox process, leading to the accumulation of nitrate and deterioration of nitrogen removal effectiveness. In two-stage Anammox processes, NOB accumulation often occurs in partial nitritation stage, the inhibition of which has been discussed in details. While in one-stage Anammox process, NOB accumulation is more common and fatal due to the complexity brought by the coexistence of functional bacteria like ammonium oxidizing bacteria (AOB), NOB, anaerobic ammonia oxidizing bacteria (AnAOB) and denitrifiers. It has been reported that NOB could be effectively suppressed in the one-stage Anammox process by some methods, e.g. regulating dissolved oxygen, altering the free ammonia and free nitrous acid concentration, adjusting carbon source and adding externally intermediate products (N2H4, NO, NH2OH), etc. The regulation methods mentioned above are systematically introduced on the basis of previous reports. Moreover, in practical Anammox crafts, the inhibitory methods should be conducted according to the specific operational conditions, and thus the available methods are further discussed.

Key words:one-stage Anammox; inhibition on NOB; dissolved oxygen; free ammonia and free nitrous acid;carbon source; intermediate products