王思慧，宋圓圓，劉云曼，郭延凱，廉 靜，郭建博

(1.河北科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，河北石家莊 050018；2. 河北省污染防治生物技術(shù)實驗室，河北石家莊 050018；3.天津城建大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院，天津 300384；4.天津市水質(zhì)科學(xué)與技術(shù)重點實驗室，天津 300384)

反硝化-厭氧氨氧化摻雜培養(yǎng)的厭氧氨氧化菌影響因素研究

王思慧1,2，宋圓圓3,4，劉云曼1,2，郭延凱1,2，廉 靜1,2，郭建博3,4

(1.河北科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，河北石家莊 050018；2. 河北省污染防治生物技術(shù)實驗室，河北石家莊 050018；3.天津城建大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院，天津 300384；4.天津市水質(zhì)科學(xué)與技術(shù)重點實驗室，天津 300384)

隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，大量廢水及污染物排放到水體[1]，氮素污染日趨嚴(yán)重，廢水中超標(biāo)的氮嚴(yán)重影響人體健康[2]，因此如何去除水體中的氮成為亟待解決的問題。目前經(jīng)濟有效的脫氮技術(shù)之一就是生物脫氮。

1 材料與方法

1.1 實驗廢水

1.2 實驗內(nèi)容

1.3 分析方法

硝態(tài)氮采用紫外分光光度法[17]測定，亞硝態(tài)氮采用N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法[17]測定，氨氮采用納氏試劑光度法[17]測定；pH值采用DELTA-320型pH計進行測量。

2 結(jié)果與討論

2.1 溫度對厭氧氨氧化菌脫氮性能的影響

溫度是影響細菌生長和代謝的重要條件，是影響微生物酶促反應(yīng)的主要因素之一，溫度升高可使反應(yīng)速率加快，但每種微生物都存在一個溫度耐受極限，如果超過極限值，反應(yīng)速率會急劇下降，控制微生物反應(yīng)的最適溫度有利于維持體系高效穩(wěn)定的反應(yīng)速率。

圖1 溫度對厭氧氨氧化菌活性的影響 Fig.1 Effect of temperature on the anammox activity

2.2 pH值對厭氧氨氧化菌脫氮性能的影響

圖2 pH值對厭氧氨氧化菌活性的影響Fig.2 Effect of pH value on the anammox activity

2.3 COD對厭氧氨氧化菌脫氮性能的影響

新的研究表明厭氧氨氧化菌還能氧化有機物[21], 如果它(如同某些硝化細菌一樣)也能利用有機物進行異養(yǎng)生長, 則可能提高厭氧氨氧化菌細胞產(chǎn)率, 有效地縮短反應(yīng)器的啟動時間。另外，厭氧氨氧化菌為自養(yǎng)菌，無需外加有機碳源，但實際廢水中大多含有一定量的有機物。研究有機碳源條件下厭氧氨氧化的脫氮特性對厭氧氨氧化技術(shù)的推廣應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義。故本實驗針對不同質(zhì)量濃度的COD(外加葡萄糖作為有機碳源)對厭氧氨氧化菌活性的影響作出研究。

圖3 COD質(zhì)量濃度對厭氧氨氧化菌 活性的影響Fig.3 Effect of COD on the anammox activity

2.4 進水基質(zhì)對厭氧氨氧化菌脫氮性能的影響

圖-N對厭氧氨氧化菌活性的影響Fig.4 Effect of -N on the anammox activity

圖-N對厭氧氨氧化菌活性的影響Fig.5 Effect of -N on the anammox activity

3 結(jié) 語

1)研究了以反硝化菌摻雜厭氧氨氧化菌的接種策略培養(yǎng)得到的厭氧氨氧化菌的影響因素，實驗結(jié)果表明，溫度和pH值對厭氧氨氧化菌活性有明顯影響，最適溫度為40 ℃，最適pH值范圍為7.0～8.0。對于不同類型的厭氧氨氧化菌，其最適的生長溫度也有所不同；目前研究的厭氧氨氧化菌一般為中溫菌，適宜的溫度為30～40 ℃[10-13]，與本文研究所得結(jié)果一致。有文獻報道[19-20]厭氧氨氧化菌的適宜pH值為6.7～8.3，在pH值小于6.5或大于9.0時，厭氧氨氧化菌完全沒有活性，本實驗研究結(jié)果與此相似。

本文利用不同培養(yǎng)策略研究了厭氧氨氧化菌的最適宜生長條件，豐富了厭氧氨氧化菌的影響因素研究，可為厭氧氨氧化反應(yīng)器的快速啟動提供理論基礎(chǔ)。

/References：

[1] 陳延明，張華雨，趙麗君，等. 氧化還原介體在治理環(huán)境中應(yīng)用的研究進展[J]. 河北工業(yè)科技，2013, 30(4): 266-271. CHEN Yanming, ZHANG Huayu, ZHAO Lijun, et al. Development and application of redox mediators for environmental protection[J]. Hebei Journal of Industrial Science and Technology, 2013, 30(4): 266-271.

[2] 雷立改，馬曉珍，魏福祥，等. 水中總氮、總磷測定方法的研究進展[J]. 河北工業(yè)科技，2011, 28(1): 72-76. LEI Ligai, MA Xiaozhen, WEI Fuxiang, et al. Research progress of determination of total nitrogen and total phosphorus in seawater[J]. Hebei Journal of Industrial Science and Technology, 2011, 28(1): 72-76.

[3] 趙宗升，趙云霞，陳智均，等. 厭氧氨氧化菌接種污泥的選擇培養(yǎng)過程研究[J]. 環(huán)境工程學(xué)報，2007, 1(2): 39-42. ZHAO Zongsheng, ZHAO Yunxia, CHEN Zhijun, et al. The culture of anaerobic ammonia oxidation biomass seeded by two kinds of sludge[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2007, 1(2): 39-42.

[4] 趙致宏，廖徳祥，李小明，等. 厭氧氨氧化微生物顆?；捌涿摰阅艿难芯縖J]. 環(huán)境科學(xué)，2007, 28(4): 800-804. ZHAO Zhihong, LIAO Dexiang, LI Xiaoming, et al. Cultivation and nitrogen removal characteristics of ANAMMOX granules [J]. Environmental Science, 2007, 28(4): 800-804.

[5] OPDEN-CAMP H J, KARTAL B, GUVEN D, et al. Global impact and application of the anaerobic ammonium-oxidizing(anammox) bacteria[J]. Biochemical Society Transaction, 2006, 34(1): 174-178.

[6] 郝曉地，仇付國，STAR W R L，等. 厭氧氨氧化技術(shù)工程化的全球現(xiàn)狀及展望[J]. 中國給水排水，2007, 23(18): 15-19. HAO Xiaodi, QIU Fuguo, STAR W R L, et al. Global situation of developing ANAMMOX technology towards engineering application [J]. China Water and Wastewater, 2007, 23(18): 15-19.

[7] van der STAR W R L, ABMA W R, BLOMMERS D, et al. Startup of reactors for anoxic ammonium oxidation: Experiences from the first full-scale anammox reactor in Rotterdam [J]. Water Research, 2007, 41(18): 4149-4163.

[8] 李祥，黃勇，袁怡. ASBBR反應(yīng)器厭氧氨氧化反應(yīng)穩(wěn)定性研究[J]. 水處理技術(shù)，2010, 36(1): 101-105. LI Xiang, HUANG Yong, YUAN Yi. Study on the stability of ANAMMOX ASBBR [J]. Technology of Water Treatment, 2010,36(1):101-105.

[9] 唐崇儉，鄭平，陳小光. 厭氧氨氧化工藝的基質(zhì)抑制及其恢復(fù)策略[J]. 應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報，2010, 18(4): 561-570. TANG Chongjian, ZHENG Ping, CHEN Xiaoguang. Substrate inhibition and recovery strategies for Anammox process [J]. Journal of Basic Science and Engineering, 2010, 18(4): 561-570.

[10] DOSTA J, FERNNDEZ I, VZQUEZ-PADIN J R, et al. Short- and long-term effects of temperature on the Anammox process [J]. Journal of Hazardous Materials, 2008, 154(1/2/3):688-693.

[11] ISAKA K, SUMINO T, TSUNEDA S. High nitrogen removal performance at moderately low temperature utilizing anaerobic ammonium oxidation reactions[J]. Journal of Bioscience and Bioengineering, 2007, 103(5): 486-490.

[12] 楊洋，左劍惡，沈平，等. 溫度、pH值和有機物對厭氧氨氧化污泥活性的影響[J]. 環(huán)境科學(xué)，2006, 27(4): 691-695. YANG Yang, ZUO Jiane, SHEN Ping, et al. Influence of temperature, pH value and organic substance on activity of ANAMMOX sludge[J]. Environment Science, 2006, 27(4): 691-695.

[13] 鄭平，胡寶蘭. 厭氧氨氧化菌混培物生長及代謝動力學(xué)研究[J]. 生物工程學(xué)報，2001, 17(2): 193-198. ZHENG Ping, HU Baolan. Kinetics of anaerobic ammonia oxidation [J]. Chinese Journal of Biotechnology, 2001, 17(2): 193-198.

[14] 楊朝暉，徐崢勇，曾光明，等. 不同低溫馴化策略下的厭氧氨氧化活性[J]. 中國環(huán)境科學(xué)，2007, 27(3): 300-305. YANG Zhaohui, XU Zhengyong, ZENG Guangming, et al. Anaerobic ammonia oxidation activity under different low temperature domestication strategy[J]. China Environmental Science, 2007, 27(3): 300-305.

[15] 操家順，王超，蔡娟. 低濃度氨氮污水厭氧氨氧化影響因素試驗[J]. 南京理工大學(xué)學(xué)報，2007, 31(6): 775-779. CAO Jiashun, WANG Chao, CAI Juan. Factors affecting the ANAMMOX process under low ammonia concentration [J]. Journal of Nanjing University of Science and Technology, 2007, 31(6): 775-779.

[16] 胡勇有，梁輝強，朱靜平，等. 有機碳源環(huán)境下的厭氧氨氧化批式實驗[J]. 華南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2007, 35(6): 116-119. HU Yongyou, LIANG Huiqiang, ZHU Jingping, et al. Batch experiments of anaerobic ammonium oxidation process with organic carbon[J]. Journal of South China University of Technology(Natural Science Edition), 2007,35(6):116-119.

[17] 國家環(huán)境保護總局. 水和廢水監(jiān)測分析方法[M].4版.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2002.

[18] 王勇，黃勇，袁儀，等. 厭氧氨氧化影響因素分析[J]. 環(huán)境科技，2008, 21(5): 65-69. WANG Yong, HUANG Yong, YUAN Yi, et al. Influencing factors analysis of anaerobic ammonium oxidation (ANAMMOX) [J]. Environmental Science and Technology, 2008, 21(5): 65-69.

[19] STROUS M, KUENEN J, JETTEN M. Key physiological parameters of anaerobic ammonium oxidation [J]. Applied Microbiology and Biotechnology, 1999, 65(7): 3248-3250.

[20] STROUS M, HEIJNEN J, KUENEN J, et al. The sequencing batch reactor as a powerful tool for the study of slowly growing anaerobic ammonium-oxidizing microorganisms [J].Applied Microbiology and Biotechnology, 1998, 50(5): 589-596.

[21] GüVEN D, DAPENA A, KARTAL B, et al. Propionate oxidation by and methanol inhibition of anaerobic ammonium-oxidizing bacteria [J]. Appllied & Environmental Microbiology, 2005, 71(2): 1066-1071.

[22] MOLINUEVO B, GARCIA M C, KARAKASHEV D, et al. Anammox for ammonia removal from pig manure effluents: Effect of organic matter content on process performance [J]. Bioresource Technology, 2009, 100(7): 2171-2175.

Influencing factors analysis of anammox bacteria cultured by mixing denitrifying-anammox

WANG Sihui1,2, SONG Yuanyuan3,4, LIU Yunman1,2, GUO Yankai1,2, LIAN Jing1,2, GUO Jianbo3,4

(1. School of Environmental Science and Engineering, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang, Hebei 050018, China; 2. Pollution Prevention Biotechnology Laboratory of Hebei Province, Shijiazhuang, Hebei 050018, China; 3. School of Environmental and Municipal Engineering, Tianjin Chengjian University, Tianjin 300384, China; 4. Tianjin Key Laboratory of Aquatic Science and Technology, Tianjin 300384, China)

1008-1542(2017)03-0298-07

10.7535/hbkd.2017yx03013

2016-07-22；

2016-10-17；責(zé)任編輯：王海云

國家自然科學(xué)基金(51208170)；河北省杰出青年科學(xué)基金(E2012208012)；河北省高校百名優(yōu)秀創(chuàng)新人才支持計劃(Ⅱ)(BR2-211)；河北省高校重點學(xué)科建設(shè)項目

王思慧(1992—)，女，河北石家莊人，碩士研究生，主要從事水污染控制方面的研究。

郭建博教授。 E-mail：jianbguo@163.com

X523

A

王思慧，宋圓圓，劉云曼，等.反硝化-厭氧氨氧化摻雜培養(yǎng)的厭氧氨氧化菌影響因素研究[J].河北科技大學(xué)學(xué)報,2017,38(3):298-304. WANG Sihui, SONG Yuanyuan, LIU Yunman,et al.Influencing factors analysis of anammox bacteria cultured by mixing denitrifying-anammox[J].Journal of Hebei University of Science and Technology,2017,38(3):298-304.