羅勝南, 尚潤(rùn)東, 靳永勝

北京農(nóng)學(xué)院生物科學(xué)與工程學(xué)院, 北京 102206

我國(guó)微生物法去除氨氮研究進(jìn)展

羅勝南, 尚潤(rùn)東, 靳永勝*

北京農(nóng)學(xué)院生物科學(xué)與工程學(xué)院, 北京 102206

氨氮是環(huán)境污染的主要因素之一。垃圾的填埋處理導(dǎo)致垃圾滲濾液的產(chǎn)生，滲濾液中的高氨氮和高有機(jī)物讓眾多物理去除氨氮的方法失效。微生物去除氨氮有著快速、高效、無(wú)副產(chǎn)物、方便等眾多優(yōu)點(diǎn)，可以完全代替物化法。概述了微生物法去除氨氮的最新研究進(jìn)展，對(duì)硝化-反硝化法、厭氧氨氧化法、異養(yǎng)硝化好氧反硝化、短程硝化反硝化法、同時(shí)硝化和反硝化法等方法進(jìn)行了綜述，并展望了生物法去除氨氮今后的研究方向，以期為氨氮去除研究提供技術(shù)支持及借鑒。

微生物；氨氮；污水處理；生物法；環(huán)境污染

污水是人類在生產(chǎn)生活中向外排放的廢水的總稱，近年來(lái)污水的氨氮含量持續(xù)升高，有的工業(yè)廢水氨氮含量高達(dá)5 000 mg/L以上，高濃度的氨氮會(huì)增加物化法處理廢水的費(fèi)用，高額的費(fèi)用讓很多污水處理工廠負(fù)擔(dān)過(guò)重，物化法去除氨氮主要有：吸附法、吹脫法、折點(diǎn)氯化法、膜分離法、植物生長(zhǎng)除氨法、電化學(xué)法、化學(xué)沉淀法等，物理化學(xué)法去除氨氮有以下缺點(diǎn)：①物化法代價(jià)高，譬如化學(xué)沉淀法，處理每立方米的污水需要17.5元；②某些物化法會(huì)產(chǎn)生二次污染，譬如折點(diǎn)氯化法殘留的氯離子會(huì)對(duì)人體造成損傷，吹脫法會(huì)造成空氣污染；③物化法的后期處理麻煩，比如吸附法的沸石再生問(wèn)題、膜分離法的膜再生問(wèn)題都是非常棘手的。微生物法去除氨氮具有生長(zhǎng)迅速、去除效果好、效率高、費(fèi)用低、后期處理簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)。微生物去除氨氮的方法主要包括硝化-反硝化法、厭氧氨氧化法、異養(yǎng)硝化好氧反硝化、短程硝化反硝化法、同時(shí)硝化和反硝化法等。本文對(duì)各種微生物去除氨氮法進(jìn)行了綜述，并展望了生物法去除氨氮今后的研究方向，以期為氨氮去除研究提供技術(shù)支持及借鑒。

1 硝化-反硝化法(nitrification/denitrifying)

硝化反硝化法是微生物法處理氨氮的一種基本方法，它是指用兩種工程菌-硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌來(lái)進(jìn)行硝化和反硝化兩步處理，將廢水中的氨氮逐步氧化成沒(méi)有危害的氮?dú)狻Ｆ渲邢趸饔檬窍趸?自養(yǎng))細(xì)菌在好氧的條件下將氨氮氧化為硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮的過(guò)程，反硝化作用是反硝化(異養(yǎng))菌在厭氧的條件下將硝態(tài)氮或亞硝態(tài)氮還原為無(wú)害的氮?dú)?，從而達(dá)到去除氨氮污染的效果。

硝化反硝化是我國(guó)處理污水最基本的方法之一，也是現(xiàn)在我國(guó)中小型污水處理廠工藝類型的支柱，最主要和最基本的氨氮處理方法，去除效率不低，理論成熟。楊玉秀等[1]用硝化反硝化的好氧-厭氧(A/O)工藝處理氨氮廢水，進(jìn)水氨氮濃度360.83 mg/L，在保證有機(jī)物濃度和堿度充足的情況下，出水氨氮能穩(wěn)定在45 mg/L以下，并且探索了水堿度與氨氮的比值為4時(shí)去除效果最好，達(dá)90.22%，并且溶氧濃度和溫度也對(duì)去除效果有很大影響，最適合的溶氧濃度為2.0～4.0 mg/L，溫度為24～26℃，其氨氮去除效果可達(dá)92.11%。

滲濾液和臭氣是垃圾場(chǎng)的主要副產(chǎn)物，滲濾液中含有大量的有機(jī)物和高濃度的氨氮，現(xiàn)在我國(guó)處理垃圾滲濾液的方法最多的也是用硝化和反硝化工藝，只是工藝之前加上了COD(有機(jī)物)厭氧處理，總的垃圾滲濾液處理過(guò)程是：厭氧去除COD-好氧將氨氮轉(zhuǎn)換為硝態(tài)氮-厭氧進(jìn)行反硝化，田娜[2]用兩級(jí)A/O工藝處理垃圾滲濾液中的氨氮，硝化溫度控制在35℃，pH控制在7.2～7.5，溶氧濃度控制在2.0 mg/L，反硝化溫度控制在20～30℃，pH控制在7.0～7.5，溶氧濃度控制在0.2 mg/L以下，C/N控制在5～6，進(jìn)水氨氮濃度為800 mg/L時(shí)，出水氨氮濃度為25 mg/L，去除率達(dá)76.86%，并且本研究中發(fā)現(xiàn)反硝化溫度超過(guò)30℃時(shí)，反硝化速率開(kāi)始變慢，硝化速率隨著pH的變小而減緩，反硝化速率pH應(yīng)在7.0～7.5之間，否則反硝化作用都變緩。杜國(guó)帥[3]考察了改良型A2/O工藝除污效果，將原水按照比例分給好氧池和厭氧池，結(jié)果表明5∶5分配的效果最好，總氮去除效率達(dá)70%，氨氮的去除效率達(dá)95%以上，出水氨氮濃度0.1 mg/L，完全符合地方排放標(biāo)準(zhǔn)，而且他還發(fā)現(xiàn)當(dāng)碳氮比小于4時(shí)，此工藝對(duì)總氮的去除效率約為60%，只有碳源充足的情況下，才能很好的去除氨氮，低溫會(huì)影響微生物的正常生命活動(dòng)，一般情況下低溫時(shí)氨氮的去除效果會(huì)降低，但是在低溫14℃的情況下，氨氮的降解率依舊維持在95.7%以上，出水可以穩(wěn)定一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。

硝化反硝化工藝去除氨氮理論成熟，去除效果好，出水氨氮含量低，能滿足國(guó)家的污水排放標(biāo)準(zhǔn)，但是由于硝化反硝化需要兩個(gè)(二級(jí)A/O工藝需要4個(gè))以上的反應(yīng)池，需要占地面積大，基建設(shè)施費(fèi)用高，并且絕對(duì)的厭氧條件較難維持，工藝受溫度限制，冬季去除效率不高，后期污泥處理工程繁瑣，并且硝化過(guò)程中產(chǎn)酸，需要額外加堿去中和，會(huì)造成二次污染和額外的費(fèi)用增加[4]，但是由于其條件成熟，理論扎實(shí)，去除效果好等優(yōu)點(diǎn)的存在，所以現(xiàn)在在國(guó)內(nèi)還存在以好氧消化厭氧反硝化為主的處理污水工藝。其今后主要的研究方向就是如何改進(jìn)工藝讓其基建面積得到最大化的利用，并探求在低碳低溫的情況下如何去除廢水中的氨氮和其他污染物。

2 異養(yǎng)硝化-好氧反硝化(heterotrophic nitrifier/aerobic denitrifier)

異養(yǎng)硝化-好氧反硝化[5]是近年來(lái)研究最熱的一種微生物除氨氮的工藝，由于傳統(tǒng)的生物去除氨氮指的是硝化過(guò)程中是自養(yǎng)型的硝化細(xì)菌來(lái)完成的，但是后來(lái)學(xué)者們發(fā)現(xiàn)，有些異養(yǎng)型細(xì)菌也有硝化作用，如產(chǎn)堿菌屬(Alcaligenes)和節(jié)桿菌屬(Arthrobacter)以及真菌如曲霉菌屬(Aspergillus)也具有硝化作用[6]，異養(yǎng)菌的生長(zhǎng)速度比自養(yǎng)菌的生長(zhǎng)速度快，單個(gè)菌種的去除效果比不上自養(yǎng)菌，但是由于其生長(zhǎng)速度快，數(shù)量多，所以總的氨氮去除效率不小于自養(yǎng)菌，而好氧反硝化是指在反硝化的過(guò)程中不再嚴(yán)格的控制厭氧條件，從而節(jié)約成本，這個(gè)過(guò)程需要特殊的菌種來(lái)完成這些工作。

異養(yǎng)硝化和好氧反硝化最初的發(fā)現(xiàn)是在水環(huán)境中，氨氮對(duì)養(yǎng)殖業(yè)的影響很大，對(duì)于魚(yú)蝦的養(yǎng)殖業(yè)來(lái)說(shuō)，氨氮的含量超過(guò)0.2 mg/L的情況下，魚(yú)蝦會(huì)中毒死亡，所以在水環(huán)境中最先發(fā)現(xiàn)異養(yǎng)硝化-好氧反硝化的菌種。王曉靜[7]在紅鰭鱘循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了一株極考克氏菌(Kocuria)，并對(duì)其降解氨氮的性能進(jìn)行了研究，研究表明：在碳源為葡萄糖，C/N=5，pH 8.0，溫度為30℃，初始氨氮為80 mg/L， 130 r/min,初始接種濃度為0.9%，氯化鈉濃度26.7%條件下，氨氮去除效率為57.33%，最大去除速率為1.26 mg·N/(L·h)。袁夢(mèng)冬等[8]在活性污泥中分離出一株革蘭氏陰性不動(dòng)桿菌，并對(duì)其降解條件進(jìn)行了研究。結(jié)果為：在以琥珀酸鈉為碳源，C/N=8，接種量為10 ml/L，pH 8.0，搖床轉(zhuǎn)速75 r/min的情況下，該菌對(duì)總氮的降解為98.0%，在以琥珀酸鈉為碳源，C/N=8，接種量為10 ml/L，pH 6.5，搖床轉(zhuǎn)速120 r/min的情況下，該菌對(duì)COD的降解為99.0%。

在養(yǎng)殖水環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的異養(yǎng)硝化-好氧反硝化菌降解氨氮的能力不是很高，這跟水環(huán)境的氨氮含量有很大關(guān)系，因此學(xué)者們就把眼光轉(zhuǎn)向一些氨氮含量較高的地方，比如活性污泥和垃圾滲濾液，試圖能找到降解效率更高的異養(yǎng)硝化-好氧反硝化菌株。周迎芹等[9]在研究馴化過(guò)的污泥中分離出一株異養(yǎng)硝化菌：門(mén)多薩假單胞菌(Pseudomonasmendocina)并對(duì)該菌株的降解特性作了初步研究，研究證明此菌有好氧反硝化能力，在以琥珀酸鈉為碳源，初始氨濃度100 mg/L，C/N=10∶1，pH 7.0～7.5條件下，氨氮去除率在90%以上，并且全過(guò)程中無(wú)亞硝酸鹽積累，只有少量的硝酸鹽積累(可以忽略不計(jì))。楊航[10]從活性污泥中分離出一株異養(yǎng)硝化菌，惡臭假單胞菌(Putidasp. DN1.2)其為兼性好氧菌、革蘭氏染色陰性，其脫氮性能如下：在pH 7.0～7.5，溫度為30～34℃，初始氨氮濃度為60 mg/L，初始COD為2 000 mg/L時(shí)，24 h后其氨氮去除率達(dá)到100%，并且在氨氮為1 000 mg/L時(shí)仍有氨氮去除能力，在氨氮初始濃度不高于500 mg/L時(shí)，菌株對(duì)氨氮的降解率保持穩(wěn)定，并且對(duì)N進(jìn)行標(biāo)記跟蹤顯示：38.05%的N元素同化在細(xì)胞內(nèi)，58.8%的N從水環(huán)境中完全去除。

異養(yǎng)硝化-好氧反硝化是近年來(lái)研究的比較多的，由于硝化細(xì)菌(自養(yǎng))生長(zhǎng)緩慢，而且有研究認(rèn)為有機(jī)碳源對(duì)自養(yǎng)硝化菌有毒害作用，其原因是有機(jī)碳源會(huì)促進(jìn)異養(yǎng)菌的生長(zhǎng)而使自養(yǎng)硝化菌喪失競(jìng)爭(zhēng)力[11]。目前的研究表明，至今發(fā)現(xiàn)的菌種好氧反硝化率并不高[12]，但是由于其打破了傳統(tǒng)氨氮去除工藝中對(duì)氧和有機(jī)物的限制，所以其在環(huán)境方面的貢獻(xiàn)較大，其未來(lái)主要的研究方向是：異養(yǎng)硝化菌的篩選分離和提高其好氧反硝化的能力。重點(diǎn)問(wèn)題在于提高其菌種的使用廣譜性，尤其是碳源的適用廣譜性，另外菌種最適降解條件的選擇也是一個(gè)很大的工程。

3 厭氧氨氧化(anaerobic ammonia oxidation, ANAMMOX)

與傳統(tǒng)的脫氮工藝不同，厭氧氨氧化指的是在缺氧或者無(wú)氧的條件下，厭氧氨氧化菌直接將氨氮或者亞硝態(tài)氮直接氧化成氮?dú)鈴乃w中完全去除，厭氧氨氧化菌的首次發(fā)現(xiàn)是在20世紀(jì)90年代，Mulder等[13]在生物流化床內(nèi)首先觀察到，并由Van De Groaf 等提出反應(yīng)模型。

厭氧氨氧化是理論上推算出來(lái)的可行的一種方案，尚沒(méi)有具體的菌種被分離純化出來(lái)，因?yàn)榻^對(duì)的厭氧環(huán)境很難達(dá)到，并且很多菌種分離出來(lái)以后因無(wú)法培養(yǎng)而死亡，直到1999年Strous等[14]在《Nature》雜志上首次報(bào)道，采用密度梯度離心法(density-gradient centrifugation)成功分離ANAMMOX菌(厭氧氨氧化菌)并通過(guò)16S rDNA基因測(cè)序，確定厭氧氨氧化菌(Anaerobicammoniumoxidation)是一類細(xì)菌，屬于浮霉菌門(mén)，包括Candidatus、Candidatus、Candidatus、Anammoxoglobus屬。有了菌種以后，厭氧氨氧化的研究逐漸增多，國(guó)內(nèi)也開(kāi)始有相關(guān)的研究，豐富氨氮去除的理論庫(kù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。王亞宜等[15]在研究厭氧氨氧化菌的特性時(shí)發(fā)現(xiàn)ANAOB菌為球菌，直徑在800～1 100 nm，生長(zhǎng)緩慢胞內(nèi)合成色素，總體呈現(xiàn)紅色，所以又稱厭氧氨氧化菌為紅菌，目前該菌株無(wú)法純化培養(yǎng)，但是可以用物理方法純化，例如采用Strous的密度梯度離心法純化，其純度可達(dá)99.6%，每200個(gè)細(xì)胞只有一個(gè)雜細(xì)胞，現(xiàn)已證實(shí)厭氧氨氧化菌為二分裂增殖。陳重軍等[16]在研究厭氧氨氧化時(shí)得出其可以和反硝化反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，并分析了兩種以厭氧氨氧化為主的工藝：亞硝化-厭氧氨氧化工藝(sharon-anammox工藝)和完全自養(yǎng)脫氮工藝(CANON工藝)。Sliekers等[17]在2002年采用SBR反應(yīng)器，研究CANON工藝，設(shè)定參數(shù)：曝氣量7.9 mL/min，水力停留時(shí)間1 d，反應(yīng)溫度30℃，pH控制在7.8，一個(gè)運(yùn)行周期包括:出水0.25 h，進(jìn)水11.5 h，沉淀0.25 h，結(jié)果表明：85%的氨氮轉(zhuǎn)化成了氮?dú)猓?5%的氨氮轉(zhuǎn)化成了硝態(tài)氮，亞硝態(tài)氮的生成量可忽略不計(jì)。厭氧氨氧化菌——紅菌的分離成功，讓厭氧氨氧化的理論變成了現(xiàn)實(shí)，但是畢竟其是屬于絕對(duì)的厭氧條件，條件較難達(dá)到，所以未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間還會(huì)有很多的關(guān)于厭氧氨氧化的研究。

總的來(lái)說(shuō),厭氧氨氧化過(guò)程無(wú)需外加碳源，操作過(guò)程簡(jiǎn)單，可計(jì)算機(jī)化，占地面積小。去除效率高，污泥產(chǎn)量小，可處理低碳的高氨氮廢水，其研究潛力巨大，但是由于其分離困難，并且分離條件要求苛刻，自身生長(zhǎng)緩慢，絕對(duì)的厭氧條件等一系列缺點(diǎn)也是未來(lái)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題，具體包括如何快速分離純化菌株、如何讓厭氧氨氧化菌快速生長(zhǎng)，有機(jī)碳對(duì)厭氧氨氧化菌的抑制效應(yīng)，以及其工藝的廣譜適用性[16]。

4 同時(shí)硝化反硝化(similtaneous nitrification-denitrification, SND)

同時(shí)硝化反硝化是指硝化過(guò)程和反硝化過(guò)程在同一個(gè)反應(yīng)器里進(jìn)行，很大程度上節(jié)省了反應(yīng)需要的基地面積，并節(jié)省了反應(yīng)的時(shí)間，節(jié)省了處理的費(fèi)用，但是同時(shí)硝化反硝化也需要特殊的菌株來(lái)完成污水處理的過(guò)程。

從氨氮的去除工程來(lái)看，如果僅使用傳統(tǒng)的硝化和反硝化來(lái)處理氨氮，土地的限制和資金的消耗會(huì)使中國(guó)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)耗資巨大，從氮元素的相互轉(zhuǎn)化來(lái)看，應(yīng)該在理論上可以同時(shí)進(jìn)行兩個(gè)步驟，硝化和反硝化同時(shí)完成已經(jīng)不是不能實(shí)現(xiàn)的。周少奇等[18]是國(guó)內(nèi)第一個(gè)提出同時(shí)硝化反硝化理論的，也為該理論進(jìn)行了詳細(xì)的分析和說(shuō)明，他們?cè)谘芯客瑫r(shí)硝化反硝化時(shí)指出，同時(shí)硝化反硝化之所以能存在是因?yàn)橛泻醚醴聪趸?、低DO下生存的硝化菌、異養(yǎng)硝化菌和自養(yǎng)反硝化菌的存在。硝化和反硝化是兩個(gè)相反的過(guò)程，硝化過(guò)程好氧、耗堿度，無(wú)需COD，但是反硝化則不然，所以如果能把兩者放在一起，就能很大程度的節(jié)省處理成本。如何去解釋同時(shí)硝化反硝化過(guò)程的存在呢？這是由于系統(tǒng)中存在適合SND進(jìn)行的環(huán)境(宏觀或者微觀環(huán)境)由于氧擴(kuò)散的限制，在微生物絮體內(nèi)產(chǎn)生DO梯度，微生物絮體的外表面DO含量最高，有利于好氧硝化菌的生長(zhǎng)，所以外表面以硝化菌為主，微生物絮體內(nèi)由于外部樣的消耗和溶解氧的擴(kuò)散受阻，所以內(nèi)部或形成一個(gè)缺氧或者厭氧的微環(huán)境，在這里以厭氧的反硝化菌為主，這里反硝化菌占優(yōu)勢(shì)，所以總的來(lái)說(shuō)就是因?yàn)槲⑸镄躞w內(nèi)存在厭氧的環(huán)境，才會(huì)有SND現(xiàn)象的存在[19]。存在理論支持以后，學(xué)者們就開(kāi)始了實(shí)踐，研究了SND對(duì)暗淡的處理效果和最適合的處理?xiàng)l件，實(shí)驗(yàn)證明其對(duì)氨氮和總氮的去除效果理想，并且同時(shí)還對(duì)COD進(jìn)行了去除。Qi等[20]等用SND固定化生物膜混合系統(tǒng)技術(shù)處理焦化廠廢水，指出在水力停留時(shí)間為44.1 h，pH 8.0(用氨酸氫鈉調(diào)節(jié)pH)，初始COD為900～2 000 mg/L，初始氨氮濃度為150～420 mg/L的焦化廠廢水，其COD的去除率能達(dá)到94%，氨氮的去除率在95%以上，總氮的去除率為94%，并且證實(shí)了DO對(duì)該工藝影響很大，最適合的DO為3.5～4.0 mg/L，而且污染物的去除率跟DO的變化成正態(tài)分布，DO過(guò)高或者過(guò)低都會(huì)使污染物的去除率下降。

同時(shí)硝化反硝化是微生物去除氨氮污染的一次升級(jí)改進(jìn)，大大減少了基建面積，降低成本，而且能使氨氮的去除過(guò)程更加高效，正是由于其優(yōu)越性，相關(guān)研究也越來(lái)越多，但是由于目前國(guó)內(nèi)外對(duì)SND的過(guò)程認(rèn)識(shí)不是很清楚，很多認(rèn)識(shí)都不全面，所以未來(lái)研究方向集中于：①研究SND中的控制因素，如DO、pH、C/N、有機(jī)碳源的影響等；②如何預(yù)防SND中間產(chǎn)物NO、N2O逸出造成二次污染；③SND的形成是消化過(guò)程和反硝化過(guò)程的競(jìng)爭(zhēng)抑制效果，所以研究硝化與反硝化的動(dòng)力學(xué)平衡也會(huì)成為未來(lái)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

5 短程硝化反硝化(short-cut nitrification denitrification)

短程硝化反硝化是氨氮去除的另一個(gè)工藝，其工藝是氨氮在被氧化成亞硝態(tài)氮時(shí)直接進(jìn)行反硝化，把氨氮變成無(wú)害的氮?dú)鈴乃w中去除出去。因?yàn)榇斯に嚥唤?jīng)過(guò)硝態(tài)氮過(guò)程，所以很大程度上減少去除氨氮的過(guò)程復(fù)雜性，降低氨氮去除的成本，是新型的氨氮去除工藝。

如何降低污水處理的成本和過(guò)程是國(guó)內(nèi)外學(xué)者們一直在探索的方向之一，傳統(tǒng)意義上的硝化和反硝化過(guò)程太過(guò)冗雜，而且過(guò)程中還會(huì)有少量的副產(chǎn)品——亞硝態(tài)氮生成，理論上可以讓亞硝態(tài)氮轉(zhuǎn)變成氮?dú)?，但是如何去?shí)現(xiàn)還需進(jìn)一步研究。李澤兵等[21]指出其工藝可以節(jié)約25%的耗氧量，40%左右的反硝化碳源，并且研究表明以硝酸鹽為底物的反硝化速率比以亞硝酸鹽為底物的反硝化速率慢將近50%，并且短程硝化反硝化工藝的污泥產(chǎn)量小，其主要的技術(shù)難點(diǎn)是如何讓亞硝態(tài)氮持續(xù)積累，在研究實(shí)踐時(shí)，李澤兵研究了溫度、DO濃度、pH、游離氨濃度、污泥齡、有機(jī)物濃度等對(duì)其的影響，結(jié)果表明：在溫度25～35℃，DO=1 mg/L，pH 7.5時(shí)亞硝態(tài)氮的積累率在85%以上，而且該工藝能穩(wěn)定進(jìn)行，氨氮去除率可達(dá)95%。夏俊方[22]用EGSB-A/O-MBR工藝去除垃圾滲濾液中氨氮和其他污染物時(shí)(滲濾液的氨氮含量為1 475.8 mg/L,去除率分別為氨氮95.5%，總氮92.6%，COD 96.53%)，在探索短程硝化反硝化的工藝條件時(shí)指出：在停水時(shí)間為15 h時(shí)，前置反硝化A/O工藝比O/A工藝好，A/O工藝的總?cè)コ史謩e為：COD 78.13%，氨氮91.67%，總氮52.67%。DO濃度對(duì)該工藝的優(yōu)化也有很大影響，最適合DO濃度為0.8～1.0 mg/L，A池和O池的pH 分別為8.46～8.68和8.22～8.45，在此條件下，亞硝態(tài)氮的積累分別為165.3 mg/L和200.3 mg/L,積累率分別為52.38%和59.63%，并且有機(jī)碳源在升高的時(shí)候不利于該工藝的進(jìn)行，從25℃逐步升高溫度到33℃，有利于氨氮的去除，但是COD的去除率會(huì)下降，然后對(duì)活性污泥中的微生物作了分析，發(fā)現(xiàn)活性污泥中占主要優(yōu)勢(shì)的菌株是Thauerasp. MZ1T(占總生物量的22.6%)，在反硝化過(guò)程中占主要優(yōu)勢(shì)的為T(mén)hauera(65%)在硝化過(guò)程中占主要優(yōu)勢(shì)的是Nitrosopira(55%)和Nitrosomonas,它們都是屬于氨氧化細(xì)菌。

短程硝化反硝化過(guò)程短，降解效率高，污泥產(chǎn)量少，后期處理簡(jiǎn)便，節(jié)省耗氧量，成本低，但是由于其是新型的微生物降解工藝，許多問(wèn)題需要解決，比如說(shuō)如何維持亞硝態(tài)氮的積累，其他外界條件對(duì)該工藝的影響，工藝如何改進(jìn)，如何打破溫度的限制讓該工藝在常溫下進(jìn)行，探索亞硝態(tài)氮的積累等，這些問(wèn)題都是未來(lái)要研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)問(wèn)題。生物法去除氨氮的方法比較和未來(lái)發(fā)展方向見(jiàn)表1。

表1 生物法除氨氮的方法比較和未來(lái)發(fā)展方向Table 1 Comparson and prospect of removing ammonia with biological method.

6 展望

我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，隨之而來(lái)的環(huán)境問(wèn)題也是每個(gè)人都迫切關(guān)注的，氨氮污染是環(huán)境污染中最典型和嚴(yán)重的，相關(guān)的治理有很多種方法，如何有效的去除氨氮污染需要每個(gè)環(huán)境工作者去斟酌，本文綜述了生物去除氨氮的方法，其各有優(yōu)缺點(diǎn)，需要環(huán)境工作者去思考，另外氨氮的污染治理還能用物理化學(xué)的方法比如吹脫法、化學(xué)沉淀法等，也可以和微生物方法結(jié)合去處理氨氮廢水，另外還有學(xué)者用植物去除氨氮，如用污水回灌和生化浮床等，在污水處理時(shí)，還望環(huán)境工作者綜合考慮之后，再選擇處理工藝，具體問(wèn)題具體分析，怎樣用最小的代價(jià)來(lái)創(chuàng)造最大的價(jià)值，為環(huán)境工作創(chuàng)造最大的收益，微生物處理污水和臭氣方面有不可估計(jì)的研究?jī)r(jià)值，其快捷、高效、沒(méi)有副產(chǎn)物等的優(yōu)點(diǎn)是其他處理方法所不可比擬的，但是由于需要特殊的菌種來(lái)完成特殊的工作，所以要用生物法去除氨氮污染的時(shí)候，還需要環(huán)境工作者能因地制宜的選用最適合的生物處理流程來(lái)處理相應(yīng)的污染。

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Progress on Microbiological Removal of Ammonia Nitrogen in China

LUO Shengnan, SHANG Rundong, JIN Yongsheng*

CollegeofBiologicalScienceandEngineering,BeijingUniversityofAgriculture,Beijing102206,China

Ammonia nitrogen was one of the vital factor of atmospheric pollution. Buried rubbish would generated liquid, which contains high COD and ammonia nitrogen. COD and ammonia nitrogen makes the way that removal ammonia nitrogen become invalid. Microbiological removal of ammonia nitrogen,which has advantage of grew fast, high-efficiency, removed rapidly, nod by-product, as well as convenient. Absolutely can replaced the physical-chemical methods. This paper summarized the methods of microbiological removal of ammonia nitrogen, including nitrification-denitrifying, heterotrophic-nitrifier-aerobic-denitrifier, anaerobic-mmonia-oxidation(ANAMMOX), similtaneous-nitrification-denitrification(SND), short-cut nitrification denitrification and so on. The paper also prospected their future research direction, which was expected to provide theory support for the study on removal of ammonia nitrogen.

microorganism; ammonia nitrogen; wastewater treatment; biological methods; environment pollution

2016-11-18; 接受日期：2016-12-09

北京市屬高等學(xué)校創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)與教師職業(yè)發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(CIT&TCD201404100)資助。

羅勝南，碩士研究生，研究方向?yàn)槲⑸锱c環(huán)境工程。E-mail：373586562@qq.com。*通信作者：靳永勝，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)槲⑸锱c環(huán)境工程。E-mail：jin6405@126.com

10.3969/j.issn.2095-2341.2017.02.13