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污水處理技術(shù)之厭氧氨氧化生物脫氮技術(shù)
以亞硝酸鹽作為氧化劑將氨氧化成氮?dú)?，或以氨作為電子供體將亞硝酸鹽還原為氮?dú)獾纳锓磻?yīng)，稱為厭氧氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation, ANAMMOX) 。能夠進(jìn)行厭氧氨氧化的微生物，稱為厭氧氨氧化菌。
厭氧氨氧化的發(fā)現(xiàn)加深了人們對(duì)氮素循環(huán)的認(rèn)識(shí)，也為人們研究和開(kāi)發(fā)新型生物脫氮工藝提供了理論依據(jù)。
優(yōu)勢(shì)
很高的總氮去除率;
二氧化碳產(chǎn)生量比傳統(tǒng)硝化/反硝化工藝減少90%;
減少50%的空間需求;
動(dòng)力消耗比傳統(tǒng)硝化/反硝化工藝減少60%;
不消耗甲醇;
剩余污泥產(chǎn)量極少
ANAMMOX, one step nitrogen removal
生化機(jī)理
經(jīng)典模型
厭氧氨氧化生化機(jī)理圖(1)
Edward F. DeLong, Nature, 2002
亞硝酸鹽被亞硝酸鹽還原酶還原為羥胺(NH2OH)，聯(lián)氨水解酶催化羥胺和氨縮合成聯(lián)氨(N2H2)，zui后，聯(lián)氨在聯(lián)氨氧化酶 HZO(或羥胺氧化還原酶 HAO)的催化下轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，同時(shí)釋放的電子通過(guò)傳遞鏈交給亞硝酸鹽還原酶。
厭氧氨氧化生化機(jī)理圖(2)
Kuenen, J. G. , NAT REV MICROBIOL, 2008
亞硝酸鹽被亞硝酸鹽還原酶(NIR)還原，得電子轉(zhuǎn)化為中間體 NO，NO 進(jìn)而與氨共同在聯(lián)氨水解酶(HH)的作用下轉(zhuǎn)化為聯(lián)氨，zui后聯(lián)氨經(jīng)聯(lián)氨氧化酶(HAO)催化，轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓瑫r(shí)釋放 4 個(gè)電子。
釋放的電子被輔酶Q和細(xì)胞色素C還原酶綜合體轉(zhuǎn)化為質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)PMF，產(chǎn)生的質(zhì)子H+被ATP合成酶(ATPpase)轉(zhuǎn)化為能量ATP，供微生物使用。