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厭氧氨氧化脫氮強(qiáng)化途徑的研究進(jìn)展

2022-07-26 05:39:08李天皓江雨婕趙文靜沈耀良劉文如
工業(yè)水處理 2022年7期
關(guān)鍵詞:厭氧氨無機(jī)電場

李天皓,江雨婕,毛 蔚,趙文靜,沈耀良,2,劉文如,2

(1.蘇州科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇蘇州 215009;2.江蘇省環(huán)境科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇蘇州 215009)

厭氧氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation,Anammox)自20 世紀(jì)90 年代被發(fā)現(xiàn)以來,一直作為處理含氮廢水的新技術(shù)受到廣泛研究〔1〕。厭氧氨氧化是指在厭氧環(huán)境下,厭氧氨氧化菌以NO2-為電子受體,將NH4+直接氧化為N2的過程〔2〕。厭氧氨氧化工藝在運(yùn)行過程中不需要投加有機(jī)碳源,且無需曝氣,是一種綠色經(jīng)濟(jì)的生物脫氮工藝。然而厭氧氨氧化菌生長速度緩慢,世代周期長,難以在短時(shí)間內(nèi)富集,使得厭氧氨氧化工藝在實(shí)際應(yīng)用中存在啟動過程長等問題〔3〕。如何強(qiáng)化厭氧氨氧化細(xì)菌生長繁殖、縮短厭氧氨氧化工藝啟動時(shí)間以及提升厭氧氨氧化系統(tǒng)脫氮效能,是當(dāng)前厭氧氨氧化技術(shù)研究的熱點(diǎn)。筆者介紹了國內(nèi)外關(guān)于厭氧氨氧化強(qiáng)化方法的研究進(jìn)展,重點(diǎn)評述了無機(jī)碳、鐵(包括零價(jià)鐵和鐵離子)、物理場對厭氧氨氧化工藝的強(qiáng)化效果,旨在全面理解強(qiáng)化因素對厭氧氨氧化微生物脫氮過程的影響及內(nèi)在作用機(jī)制,為促進(jìn)厭氧氨氧化工藝的實(shí)際應(yīng)用提供參考。

1 無機(jī)碳

1.1 無機(jī)碳在厭氧氨氧化反應(yīng)中的作用

厭氧氨氧化菌是化能無機(jī)自養(yǎng)型細(xì)菌,其能夠利用CO2和HCO3-作為碳源獲取生長所需要的能量,因此適量的無機(jī)碳是厭氧氨氧化菌生長的必需條件。無機(jī)碳(主要指HCO3-)對強(qiáng)化厭氧氨氧化反應(yīng)脫氮有多種作用,首先為厭氧氨氧化菌提供無機(jī)碳源,其次維持體系酸堿平衡,使pH 保持在厭氧氨氧化菌的最適范圍內(nèi),再次HCO3-也可參與化學(xué)反應(yīng),與NH4+結(jié)合生成NH4HCO3,并可為厭氧氨氧化菌代謝提供必要的H+〔4〕。另外,根據(jù)W. R. L. VAN DER STAR 等〔5〕的研究,無機(jī)碳在厭氧氨氧化過程中還會催化中間產(chǎn)物NH2OH 和N2H4的生成和分解,使N2H4被氧化為N2,同時(shí)NH2OH 被還原為NH4+,如式(1)所示。

1.2 無機(jī)碳對厭氧氨氧化脫氮性能的影響

適量的無機(jī)碳對厭氧氨氧化菌活性的提高和反應(yīng)器氮去除負(fù)荷的快速提升均有積極作用。碳酸氫鈉可以為厭氧氨氧化菌的富集提供合適的無機(jī)碳濃度。Jiachun YANG 等〔6〕在反應(yīng)器中投加碳酸氫鈉作為無機(jī)碳源,氮去除負(fù)荷在32 d 內(nèi)從5.2 kg/(m3·d)迅 速 增 加 到11.8 kg/(m3·d),提 升 了1.26 倍。Y.KIMURA 等〔7〕在以凝膠顆粒為載體的柱形SBR 反應(yīng)器中投加不同濃度的HCO3-,當(dāng)進(jìn)水中無機(jī)碳質(zhì)量濃度從60 mg/L 降低至2 mg/L 時(shí),脫氮效能受到明顯抑制,總氮去除率急劇下降到56%。朱彤等〔8〕研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)進(jìn)水中不投加無機(jī)碳時(shí),出水NH4+、NO2-濃度維持較高水平,恢復(fù)無機(jī)碳投加后,反應(yīng)器脫氮性能逐漸恢復(fù)。此外也有研究表明,系統(tǒng)在較高的無機(jī)碳濃度下可以通過多種氮轉(zhuǎn)化途徑脫氮,如可進(jìn)行反硝化(NO3-→NO2-→NO→N2)和 硝 酸 鹽 異 化 還 原 氨

2 鐵

鐵是影響厭氧氨氧化菌生長和活性的重要因素,不同形態(tài)和濃度的鐵對厭氧氨氧化反應(yīng)有不同程度的影響。

2.1 零價(jià)鐵

零價(jià)鐵(Zero-valent iron,ZVI)作為一種還原劑,具有較高的比表面積和反應(yīng)活性,能夠有效地去除水中無機(jī)和有機(jī)污染物。近年來零價(jià)鐵與厭氧菌的耦合工藝被廣泛應(yīng)用于污水處理領(lǐng)域〔16〕。ZVI 的腐蝕可以消耗水中的溶解氧,降低氧化還原電位,為厭氧氨氧化菌提供適宜的生存環(huán)境;ZVI 釋放出的Fe2+通過中和作用和壓縮雙電層作用強(qiáng)化微生物的團(tuán)聚,有利于污泥顆粒的形成〔17〕?;瘜W(xué)作用和微生物作用會在ZVI 耦合厭氧氨氧化脫氮系統(tǒng)中同時(shí)發(fā)生,化學(xué)過程包括零價(jià)鐵的腐蝕和鈍化,微生物過程包括厭氧氨氧化菌主導(dǎo)的厭氧氨氧化(Anammox),鐵氨氧化菌主導(dǎo)的鐵氨氧化(Feammox)、鐵型反硝化(Nitrate-dependent Fe2+oxidation,NAFO)以及少量的內(nèi)源反硝化。ZVI 耦合厭氧氨氧化脫氮示意見圖1。

2.1.1 零價(jià)鐵對厭氧氨氧化脫氮性能的影響

ZVI 等固態(tài)的含鐵物質(zhì)能夠在水中釋放出鐵離子(Fe2+或Fe3+),對厭氧氨氧化反應(yīng)脫氮性能的提升有促進(jìn)作用。Fan GAO 等〔18〕發(fā)現(xiàn)向連續(xù)攪拌的反應(yīng)器中投加ZVI 或Fe3O4后,氮去除速率得到明顯提升,且短期內(nèi)ZVI 對厭氧氨氧化脫氮作用的促進(jìn)效果 優(yōu) 于Fe3O4。Yuan YAN 等〔19〕報(bào) 道 了 短 期 投 加nZVI(Nanoscale zero-valent iron)可以有效恢復(fù)受高溶解氧抑制的厭氧氨氧化菌活性,有助于厭氧氨氧化反應(yīng)器的穩(wěn)定運(yùn)行。然而也有研究表明,nZVI 在腐蝕過程中可能會誘導(dǎo)產(chǎn)生活性氧(Reactive oxygen species,ROS),破壞細(xì)胞膜,干擾細(xì)胞功能,導(dǎo)致細(xì)胞損傷甚至死亡,嚴(yán)重的話可能發(fā)生Fenton 反應(yīng)〔20〕。如Jiajia XU 等〔21〕在穩(wěn)定運(yùn)行的厭氧氨氧化反應(yīng)器中投加100 mg/L 的nZVI,2 h 內(nèi)出水水質(zhì)迅速惡化,血紅素c 和胞外聚合物(Extracellular polymeric substances,EPS)含量也隨之大幅波動。

厭氧氨氧化反應(yīng)器的啟動時(shí)間較長,適量投加鐵可以縮短反應(yīng)器的啟動時(shí)間。Beibei GUO 等〔22〕投加100 mg/L 的ZVI,厭氧氨氧化啟動時(shí)間從96 d 縮短 到87 d。Longfei REN 等〔23〕的 研 究 表 明,投 加mZVI(Microscale zero-valent iron)和nZVI可以使上流式厭氧污泥床反應(yīng)器的啟動時(shí)間分別縮短到105 d和84 d??s短厭氧氨氧化工藝的啟動時(shí)間可以促進(jìn)其在實(shí)際生活中大規(guī)模應(yīng)用。

2.1.2 零價(jià)鐵對微生物群落的影響

有研究認(rèn)為,ZVI 可以通過強(qiáng)化生理活動和刺激活性來提高功能菌在微生物群落中的豐度,投加ZVI 有利于厭氧氨氧化菌的生長增殖〔24〕。如E.ERDIM 等〔25〕研 究nZVI 對 厭 氧 氨 氧 化 工 藝 的影 響,在運(yùn)行310 d 的SBR 反應(yīng)器中檢測出厭氧氨氧化菌群豐度占總菌群的91%~92%。Beibei GUO 等〔22〕研究發(fā)現(xiàn)ZVI 的投加可以抑制亞硝酸鹽氧化菌(Nitrite oxidizing bacteria,NOB)的生長,并有利于厭氧氨氧化菌和氨氧化菌(Ammonia oxidizing bacteria,AOB)活性的提升,1 000 mg/L ZVI 實(shí)驗(yàn)組的厭氧氨氧化菌數(shù)量增加了約54%。但是,也有研究證實(shí),ZVI 投加后不僅對厭氧氨氧化菌有影響,對其他脫氮菌也具有促進(jìn)作用,從而影響微生物群落的豐度,改變厭氧氨氧化菌在微生物群落中的占比。如Zhengzhe ZHANG 等〔26〕通過高通量測序分析發(fā)現(xiàn),隨著進(jìn)水中nZVI 濃度的增加,厭氧氨氧化生物量的群落豐度呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢,而Shannon 多樣性指數(shù)也表明反應(yīng)器中微生物群落豐度先增加后降低。盡管nZVI 在一定程度上影響了微生物群落的構(gòu)成,但是厭氧氨氧化菌從未失去其在群落中的優(yōu)勢地位。

2.2 鐵離子

圖1 ZVI 耦合厭氧氨氧化脫氮示意Fig.1 Schematic diagram of nitrogen removal by Anammox process coupled with ZVI

鐵在水溶液通常以Fe2+、Fe3+的形式存在,適量的鐵離子可以加強(qiáng)微生物的團(tuán)聚,形成污泥顆粒,有助于生長緩慢的厭氧氨氧化菌的增殖〔17〕。微生物還能夠利用不同價(jià)態(tài)的鐵離子進(jìn)行脫氮,如利用Fe3+作為電子受體將NH4+氧化為NO2-,利用Fe2+作為電子供體將NO3-反硝化為NO2-〔27〕。同 時(shí) 鐵 作 為 微生物生長代謝的必需元素之一,直接參與血紅素c的生物合成和氮轉(zhuǎn)化過程〔27-28〕。然而Fe3+易在堿性環(huán)境下轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3紅色絮狀固體,覆蓋在厭氧氨氧化污泥顆粒表面,抑制厭氧氨氧化菌的活性。所以探究鐵離子對厭氧氨氧化反應(yīng)的影響,不僅要研究其對微生物脫氮的作用機(jī)理,還要從可能發(fā)生的生物代謝及化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行分析。

厭氧氨氧化菌具有獨(dú)特的細(xì)胞器厭氧氨氧化體(Anammoxosome),其在很大程度上依賴存在于厭氧氨氧化體中的含鐵蛋白質(zhì)(尤其是細(xì)胞色素)來保存能量。L. VAN NIFTRIK 等〔29〕觀察發(fā)現(xiàn)在厭氧氨氧化體中存在含有鐵的致密蛋白顆粒,鐵元素濃度的增加可能會使厭氧氨氧化菌合成更多鐵硫蛋白。厭氧氨氧化菌的鮮紅色正反映了這種高含量的血紅素鐵的存在。厭氧氨氧化菌需要產(chǎn)生大量含血紅素c的酶來進(jìn)行新陳代謝,這些酶參與電子傳遞,促進(jìn)厭氧氨氧化菌新陳代謝〔30〕。此外少數(shù)研究還表明厭氧氨氧化菌可以利用細(xì)胞外的鐵離子作為呼吸底物〔31〕。因此鐵離子是影響厭氧氨氧化菌活性的一個(gè)重要因素,厭氧氨氧化反應(yīng)耦合鐵離子系統(tǒng)可以表現(xiàn)出更高的反應(yīng)活性和脫氮性能。

進(jìn)水中適當(dāng)投加Fe2+能夠促進(jìn)厭氧氨氧化菌對氮的去除。張黎等〔32〕研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)Fe2+濃度為0.085 mmol/L時(shí),反應(yīng)器總氮去除率穩(wěn)定在90%以上。Liaoli HUANG等〔33〕得到相似的結(jié)果,并指出Fe2+不僅是厭氧氨氧化菌的必需元素,而且在厭氧氨氧化過程中可以作為的電子供體,實(shí)現(xiàn)多轉(zhuǎn)化途徑去除氮素。Sen QIAO等〔34〕將進(jìn)水中的Fe2+濃度提高到0.09 mmol/L,與正常Fe2+濃度(0.03 mmol/L)條件下相比,總氮去除率提高了32.2%。Li FENG等〔35〕發(fā)現(xiàn)厭氧氨氧化菌在0.07 mmol/L Fe2+濃度下活性最大,氨氮和亞硝酸鹽去除速率分別達(dá)到0.85、0.90 kg/(m3·d),比厭氧氨氧化活性顯著提高至0.76 kg/(kg·d)。

李祥等〔36〕在進(jìn)水中分別 投加5 mg/L 的Fe2+和Fe3+,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)兩者短期內(nèi)對厭氧氨氧化菌脫氮效能的影響基本相同,并沒有因?yàn)閮r(jià)態(tài)差異發(fā)生顯著變化。經(jīng)過71 個(gè)周期培養(yǎng)后,處理含F(xiàn)e2+進(jìn)水的反應(yīng)器的脫氮效能是處理含F(xiàn)e3+進(jìn)水反應(yīng)器的1.28 倍,說明Fe2+可能更滿足厭氧氨氧化菌對鐵離子的需求。Haiyue WANG 等〔37〕發(fā)現(xiàn)在厭氧氨氧化工藝啟動過程中投加Fe3+可以顯著縮短啟動時(shí)間,同時(shí)投加進(jìn)反應(yīng)器的Fe3+可以富集厭氧氨氧化菌,促進(jìn)其顆?;?。張蕾等〔38〕研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)Fe3+濃度為0.075 mmol/L 時(shí),反應(yīng)器氨氮去除率和亞硝氮去除率達(dá)到最大,分別為對照組(不投加Fe3+)的1.8 倍和1.6 倍。袁新明等〔39〕報(bào)道了當(dāng)進(jìn)水Fe3+質(zhì)量濃度在10~40 mg/L 時(shí),出水氨氮和亞硝酸鹽濃度并沒有出現(xiàn)較大波動,表明高濃度的Fe3+并不會過高地抑制厭氧氨氧化菌的活性。低溫環(huán)境下厭氧氨氧化菌的活性受到抑制,此時(shí)投加高濃度的Fe3+可以在短期內(nèi)提高低溫下厭氧氨氧化工藝的脫氮效果〔40〕。

長期實(shí)驗(yàn)過程中,累積的鐵離子可能富集在微生物細(xì)胞表面及內(nèi)部,對細(xì)胞產(chǎn)生毒害作用,損害細(xì)胞結(jié)構(gòu),進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞失活死亡,影響系統(tǒng)脫氮性能。孟顯松等〔41〕在低溫條件下長期投加Fe2+,在實(shí)驗(yàn)的前5 d 內(nèi)Fe2+刺激厭氧氨氧化菌的活性,總氮去除率保持在較高水平,隨后由于Fe2+的積累,高濃度的Fe2+對厭氧氨氧化反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用,NH4+和NO2-去除率分別降至50.7%和76.7%。Xiaojing ZHANG 等〔42〕研 究發(fā)現(xiàn)當(dāng) 進(jìn) 水中Fe2+質(zhì) 量濃度為10~50 mg/L 時(shí),厭氧氨氧化菌的活性受到不同程度的抑制。其中,當(dāng)Fe2+質(zhì)量濃度為10~30 mg/L時(shí),反應(yīng)器的脫氮性能在適應(yīng)階段后會得到一定程度的恢復(fù);而Fe2+質(zhì)量濃度超過50 mg/L,則對厭氧氨氧化過程具有不可逆的抑制作用,隨時(shí)間延長反應(yīng)器的氮素去除效果也不能恢復(fù)至投加Fe2+之前的水平。

綜上,F(xiàn)e2+和Fe3+對厭氧氨氧化菌活性的影響基本相同,不會因?yàn)閮r(jià)態(tài)的變化而表現(xiàn)出顯著差異;投加適宜濃度的鐵離子可以有效刺激厭氧氨氧化菌活性并促進(jìn)其生長,提高脫氮性能,然而厭氧氨氧化反應(yīng)是產(chǎn)堿過程,在長期運(yùn)行過程中,生成的氫氧化物沉淀可能會覆蓋厭氧氨氧化菌表面,阻礙厭氧氨氧化反應(yīng)的進(jìn)行。但是也有學(xué)者指出短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的Fe(OH)3能夠保護(hù)污泥活性,避免高濃度的游離態(tài)金屬離子和羥基自由基對厭氧氨氧化菌細(xì)胞造成不利影響〔43〕。

3 物理場

3.1 電場對厭氧氨氧化脫氮性能的影響

施加一定強(qiáng)度的電場可以提高微生物的脫氮能力。直流電場可以通過改變細(xì)胞膜的通透性、提高離子遷移速度、增強(qiáng)酶的活性來提高微生物的活性。早在1992 年,R. B. MELLOR 等〔44〕就發(fā)現(xiàn)在硝酸鹽去除工藝中施加電場可以快速有效地將硝酸鹽還原為氮?dú)?。Xin YIN 等〔45〕采用電場增強(qiáng)厭氧氨氧化菌的脫氮活性,相比對照組,施加電場160 d 后的系統(tǒng)厭氧氨氧化生物量提高37%,總氮去除率提高38.7%。Jingxin ZHANG 等〔46〕報(bào)道在一定范圍內(nèi)提高電極電壓(≤0.6 V)可以有效提高反應(yīng)器的氮去除效果,而電壓超過0.8 V 則會降低厭氧氨氧化菌的活性。Xin YIN 等〔47〕發(fā)現(xiàn)長期施加電場可以提高酶的活性,加快厭氧氨氧化菌的生長速度,透射電鏡觀察表明,電場的施加導(dǎo)致厭氧氨氧化菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。Zhao LIU 等〔48〕的研究成果與之類似,施加電場會刺激微生物部分硝化和厭氧氨氧化代謝,具體表現(xiàn)在微生物能夠更快地降解大分子物質(zhì)以提供額外的電子供體,進(jìn)而提高脫氮效果。

除直流電場外,脈沖電場對厭氧氨氧化反應(yīng)也有促進(jìn)作用,Chi ZHANG 等〔49〕研究發(fā)現(xiàn),施加脈沖電場可以顯著縮短厭氧氨氧化反應(yīng)的啟動時(shí)間,提高厭氧氨氧化反應(yīng)的脫氮效果。如圖2 所示,相較于直流電場,脈沖電場不僅影響細(xì)胞膜的通透性,而且還影響核膜和細(xì)胞器膜的通透性以及這些膜的厚度。脈沖電場通過改變這些膜的滲透性和厚度直接影響細(xì)胞。此外,脈沖電場可以解決低溫下厭氧氨氧化菌活性下降和顆粒穩(wěn)定性下降的問題〔50〕,且中頻(1 000 Hz)脈沖電場能刺激細(xì)胞產(chǎn)生EPS,有利于厭氧氨氧化顆粒污泥的穩(wěn)定性。

3.2 磁場對厭氧氨氧化脫氮性能的影響

圖2 脈沖電場對厭氧氨氧化菌的影響Fig.2 Effects of a pulsed electric field on the Anammox bacteria

一般來說,所有的生物體都有磁性,外加磁場及生物體內(nèi)的特殊磁場都會對生物體的組織和代謝產(chǎn)生影響,這種現(xiàn)象被稱為磁生物效應(yīng)〔51〕。早在20 世紀(jì)60 年代,磁生物效應(yīng)就引起了研究者的廣泛關(guān)注并被應(yīng)用于廢水生物處理。Sitong LIU等〔52〕通過批次實(shí)驗(yàn)證明了外加磁場對厭氧氨氧化菌活性有促進(jìn)作用,磁感應(yīng)強(qiáng)度在16.8~95.0 mT 可提高厭氧氨氧化菌的生物活性,磁感應(yīng)強(qiáng)度為75.0 mT 時(shí)微生物活性提升最大,相比無外加磁場的對照組,厭氧氨氧化活性提升了50%。研究還表明,經(jīng)過長期的磁場作用,厭氧氨氧化菌群結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著變化,Planctomycetes 菌在厭氧氨氧化菌群中的比例相對提高。然而過強(qiáng)的磁場(>218 mT)會對厭氧氨氧化菌產(chǎn)生不可逆的抑制作用。因此磁場強(qiáng)度的選擇對磁場在厭氧氨氧化工藝中的應(yīng)用至關(guān)重要。磁生物效應(yīng)與微生物細(xì)胞代謝、酶活性、細(xì)胞通透性等有關(guān),但涉及到的具體生理作用尚不明確,盡管如此,外加磁場仍不失為一種強(qiáng)化厭氧氨氧化工藝脫氮的潛在方法。

3.3 超聲波對厭氧氨氧化脫氮性能的影響

低頻(10~60 kHz)超聲波對微生物有多種影響。低強(qiáng)度超聲處理后,厭氧氨氧化菌的酶活性和細(xì)胞膜通透性明顯增強(qiáng),厭氧氨氧化活性提高,進(jìn)而脫氮性能被提高。Guangming ZHANG 等〔53〕研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)25 kHz、0.2 W/cm2的超聲輻射30 s 后,污泥活性提高了28%,生物質(zhì)生長速率和脫氮效率均有顯著提高。Xiumei DUAN 等〔54〕考察了低強(qiáng)度超聲對厭氧氨氧化微生物群落脫氮性能的影響,發(fā)現(xiàn)采用25 kHz、0.3 W/cm2的超聲輻射4 min 后,反應(yīng)器總氮去除率提高了25.5%,這一現(xiàn)象能夠維持6 d。Jinjin YU等〔55〕在室溫下將反應(yīng)器暴露于0.7 W/cm2的超聲環(huán)境1.9 min 后,活性污泥脫氫酶活性顯著提高61%,證實(shí)超聲波在一定條件下可以提高污泥活性。這表明在室溫環(huán)境下可以通過低強(qiáng)度的超聲處理實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化反應(yīng)器穩(wěn)定高效地運(yùn)行。定量的超聲輻射可以刺激厭氧氨氧化菌分泌更多的EPS,有利于保護(hù)污泥活性免受不利環(huán)境的抑制〔56〕。此外,Zhengzhe ZHANG 等〔57〕還發(fā)現(xiàn)定期的超聲輻射有助于加速厭氧氨氧化污泥從過量的Cu2+抑制中快速恢復(fù)活性。然而高強(qiáng)度的超聲輻射會使蛋白質(zhì)改性從而抑制微生物的活性。

4 結(jié)語

強(qiáng)化厭氧氨氧化工藝的關(guān)鍵在于為厭氧氨氧化菌提供適宜的生長環(huán)境以促進(jìn)其生長和富集。目前的研究極大地促進(jìn)了人們對厭氧氨氧化工藝強(qiáng)化途徑的理解,但主流厭氧氨氧化工藝在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨著各種挑戰(zhàn)。為縮短工藝啟動時(shí)間和強(qiáng)化運(yùn)行效能,建議對厭氧氨氧化工藝的強(qiáng)化途徑從以下方面開展進(jìn)一步研究:

(1)強(qiáng)化途徑耦合研究。長期以來的研究都僅限于單因素的強(qiáng)化過程,未來可以開展多重因素耦合強(qiáng)化厭氧氨氧化脫氮的研究,驗(yàn)證各因素之間是否具有協(xié)同作用。

(2)脫氮機(jī)制深入研究。強(qiáng)化厭氧氨氧化的過程機(jī)理還需進(jìn)一步的研究,如目前與鐵相關(guān)的功能酶和功能基因的研究較少,可以借助分子生物學(xué)等技術(shù)手段進(jìn)行分析,了解鐵元素強(qiáng)化厭氧氨氧化技術(shù)的內(nèi)在機(jī)理。

(3)工程實(shí)踐應(yīng)用研究。強(qiáng)化厭氧氨氧化的研究目前仍處在實(shí)驗(yàn)室探索階段,規(guī)模較小,周期較短,離實(shí)際應(yīng)用還存在一段距離。因而有必要開展中試等研究為未來的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用提供可靠的流程建議與數(shù)據(jù)積累。

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