厭氧氨氧化工程應用過程中有機物濃度的影響研究取得進展

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近年來,厭氧氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation, anammox)技術已越來越多地應用于實際工業(yè)廢水的處理。厭氧氨氧化菌是一類生長緩慢、世代周期長的自養(yǎng)脫氮菌群。實際工業(yè)廢水中不可避免地引入有機污染物,一定濃度的有機物能促進厭氧氨氧化菌與反硝化菌之間的協(xié)同脫氮作用,而過多的有機物卻又使得異養(yǎng)反硝化菌大量繁殖,與厭氧氨氧化菌形成底物競爭的關系,造成厭氧氨氧化菌生長受限。因此,有必要研究在實際工業(yè)廢水處理中促進協(xié)同脫氮過程的適宜的有機物濃度,同時認清有機物絕對濃度和相對濃度對厭氧氨氧化脫氮貢獻的影響。
中國科學院城市環(huán)境研究所水污染控制研究組(陳少華團隊)評估了16組不同總氮、COD和COD/N比條件下的厭氧氨氧化反應器運行情況。研究表明,隨著COD濃度的增加,氮的去除率增加,然而同位素示蹤結(jié)果表明厭氧氨氧化的脫氮貢獻顯著降低。COD為300mg/L時有利于系統(tǒng)的協(xié)同脫氮。結(jié)構方程模型表明有機物的絕對濃度對維持厭氧氨氧化系統(tǒng)的穩(wěn)定性起到更為重要的作用。同時,該研究給出推導方程定量預測不同有機物濃度下的厭氧氨氧化過程的脫氮貢獻,以上研究結(jié)果為厭氧氨氧化技術的實際應用與調(diào)控給出了有益的科學借鑒。
研究成果以Investigation of COD and COD/N ratio for the dominance of anammox pathway for nitrogen removal via isotope labelling technique and the relevant bacteria 為題發(fā)表在國際期刊Journal of Hazardous Materials, 2019, 366, 606-614上。王曉君為第一作者,陳少華為通訊作者。該研究得到城市環(huán)境所青年人才前沿領域項目、中日重大合作項目及國家自然科學基金的資助。
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利用15N同位素示蹤法定量厭氧氨氧化與反硝化途徑對脫氮過程的貢獻,結(jié)果表明,有機物絕對濃度對厭氧氨氧化途徑的脫氮貢獻影響更為顯著