崔 麗，王 慧，黃開(kāi)拓，梁吉艷，王 新

（沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110870）

硫酸鹽型厭氧氨氧化的反應(yīng)機(jī)理及啟動(dòng)過(guò)程影響因素綜述

崔 麗，王 慧，黃開(kāi)拓，梁吉艷，王 新

（沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110870）

硫酸鹽型厭氧氨氧化（S-ANAMMOX）可將廢水中的氮硫元素同時(shí)去除，避免了氨氮、硫酸鹽分別處理時(shí)過(guò)程不穩(wěn)定、去除效率低等不足，且不產(chǎn)生二次污染。但該反應(yīng)的啟動(dòng)耗時(shí)長(zhǎng)以及機(jī)理不明確影響了其應(yīng)用。本文在探討S-ANAMMOX反應(yīng)機(jī)理的基礎(chǔ)上，對(duì)反應(yīng)器、污泥源、填料、碳源及運(yùn)行條件等啟動(dòng)過(guò)程影響因素進(jìn)行了闡述，并對(duì)今后的研究做出了展望。指出：應(yīng)在量化反應(yīng)產(chǎn)物的基礎(chǔ)上深入對(duì)反應(yīng)機(jī)理和功能微生物特性的研究；分析反應(yīng)器、污泥源等啟動(dòng)因素的差異性；促進(jìn)S-ANAMMOX在實(shí)際廢水處理中的應(yīng)用。

硫酸鹽型厭氧氨氧化；反應(yīng)機(jī)理；啟動(dòng)過(guò)程；影響因素；化學(xué)計(jì)量學(xué)；微生物學(xué)

傳統(tǒng)生物法處理含高濃度氮硫廢水（如加工廢水、制革廢水、味精廢水、發(fā)酵廢水等）是采用分步進(jìn)行的方式，存在過(guò)程不穩(wěn)定、處理效率低等不足。硫酸鹽型厭氧氨氧化（S-ANAMMOX）是近十幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型氮硫反應(yīng)過(guò)程，2001年由Fdz-Polanco等［1］提出，指硫酸鹽作為電子受體將氨氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾倪^(guò)程。這一現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)對(duì)同步脫除氨氮和硫酸鹽具有重要意義，既消除了硫酸鹽和氨氮對(duì)生物法廢水處理的不良影響，又可不消耗外加有機(jī)碳源和能源，同時(shí)具有污泥產(chǎn)量小的優(yōu)點(diǎn)，減輕了后續(xù)處理的負(fù)擔(dān)。

但是，目前研究者們普遍認(rèn)為S-ANAMMOX菌生長(zhǎng)速率緩慢，對(duì)環(huán)境條件敏感，富集時(shí)間長(zhǎng)，啟動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)可達(dá)300多天，并且在反應(yīng)機(jī)理方面存在較大爭(zhēng)議，因而嚴(yán)重影響了該技術(shù)的研究應(yīng)用與推廣。因此，如何通過(guò)調(diào)控使S-ANAMMOX反應(yīng)快速啟動(dòng)以及對(duì)反應(yīng)機(jī)理的探究，是該技術(shù)基礎(chǔ)研究的必要條件與實(shí)際應(yīng)用推廣的基礎(chǔ)。近十幾年來(lái)，多位研究者對(duì)S-ANAMMOX反應(yīng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究，以期為S-ANAMMOX的快速啟動(dòng)及調(diào)控提供參考。

本文在探討S-ANAMMOX反應(yīng)機(jī)理的基礎(chǔ)上，對(duì)反應(yīng)器、污泥源、填料、碳源及運(yùn)行條件等啟動(dòng)過(guò)程影響因素進(jìn)行了闡述，并對(duì)今后的研究做出了展望。

1 S-ANAMMOX的反應(yīng)機(jī)理

研究發(fā)現(xiàn)，S-ANAMMOX既可在有機(jī)碳源條件下進(jìn)行，也可在無(wú)機(jī)碳源條件下進(jìn)行。這為實(shí)際廢水處理中實(shí)現(xiàn)同步脫氮除硫提供了多種實(shí)施條件。但是，要透徹理解S-ANAMMOX反應(yīng)過(guò)程，需從反應(yīng)機(jī)理出發(fā)加以研究。由于S-ANAMMOX技術(shù)提出時(shí)間較短，目前主要以化學(xué)計(jì)量學(xué)理論和微生物學(xué)理論來(lái)解釋反應(yīng)機(jī)理。

1.1 化學(xué)計(jì)量學(xué)理論

化學(xué)計(jì)量學(xué)理論是對(duì)反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行物料衡算和熱量衡算的依據(jù)之一。該理論考察反應(yīng)體系中的各種因素（反應(yīng)底物類(lèi)型、濃度、堿度等）的傳遞或變化，明確反應(yīng)機(jī)制。

1.1.1 有機(jī)碳源

有機(jī)碳源條件下的S-ANAMMOX反應(yīng)機(jī)理由Fdz-Polanco等［1］提出，其研究發(fā)現(xiàn)50%的總凱式氮轉(zhuǎn)化為N2，60%左右的SO42-轉(zhuǎn)化為硫單質(zhì)，反應(yīng)方程式為：

總反應(yīng)方程式為：

從以上反應(yīng)式可以看出，S-ANAMMOX為分步反應(yīng)，首先和生成和S2-，然后S2-與部分反應(yīng)生成N2和單質(zhì)硫，最后再與剩余的NO2-反應(yīng)生成N2。該過(guò)程氮硫損失比（摩爾比，下同）為2。然而Zhao等［2］認(rèn)為最少有50%的NH4+-N轉(zhuǎn)化為N2，88%的SO42-轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，故氮硫損失比為0.81。Rikmann等［3］從實(shí)驗(yàn)中得出NH4+-N的轉(zhuǎn)化量高于SO42-的轉(zhuǎn)化量，比值遠(yuǎn)高于2。氮硫損失比決定了參與反應(yīng)基質(zhì)的量，揭示產(chǎn)物與反應(yīng)物的關(guān)系。雖然研究者們得出不同的氮硫損失比，但是研究過(guò)程中都發(fā)現(xiàn)了S2-、HS-和單質(zhì)硫的產(chǎn)生，故較傾向于Fdz-Polanco等提出的反應(yīng)方程式。此外，Mahmood［4］認(rèn)為不適合的進(jìn)水氮硫比（摩爾比，下同）會(huì)使S2-發(fā)生硫的自養(yǎng)反硝化而重新生成SO42-并出現(xiàn)在產(chǎn)物中，當(dāng)將進(jìn)水氮硫比調(diào)節(jié)為0.75時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物出現(xiàn)了單質(zhì)硫和SO42-，同時(shí)在產(chǎn)物中檢測(cè)到了少量的中間產(chǎn)物肼和羥胺，反應(yīng)方程式如下：

在厭氧條件下，有機(jī)碳源會(huì)給硫酸鹽還原菌（SRB）提供底物而促使硫酸鹽發(fā)生還原反應(yīng)，將還原為HS-或S2-［5］，這個(gè)過(guò)程也會(huì)影響S-ANAMMOX反應(yīng)。SRB不僅生長(zhǎng)速率快，還含有不受氧毒害的酶系，保證了SRB較強(qiáng)的生存能力［6］。因此，在一定的碳源條件下S-ANAMMOX菌能與SRB共生，但SRB反應(yīng)能力更強(qiáng)。趙慶良等［7］研究表明，低COD、高及偏堿性條件有利于S-ANAMMOX反應(yīng)的發(fā)生。張蕾等［8］也認(rèn)為高COD有利于脫硫，卻抑制了S-ANAMMOX反應(yīng)。

1.1.2 無(wú)機(jī)碳源

在無(wú)機(jī)碳源條件下，Liu等［9］在啟動(dòng)過(guò)程中并未檢測(cè)到S2-的產(chǎn)生，他們認(rèn)為雖然也發(fā)生了氮硫同步脫除的現(xiàn)象，但是與有機(jī)碳源條件下存在不同的反應(yīng)機(jī)理。通過(guò)推算物料守恒，提出了以下反應(yīng)方程式：

綜上可見(jiàn)，S-ANAMMOX反應(yīng)機(jī)理并不明確，各研究團(tuán)隊(duì)對(duì)反應(yīng)的基質(zhì)、產(chǎn)物及pH變化持有不同見(jiàn)解。由于反應(yīng)啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，研究較少，因此，如何控制條件使反應(yīng)較為快速啟動(dòng)是目前需首要解決的問(wèn)題。

1.2 微生物學(xué)理論

微生物學(xué)理論是在分子、細(xì)胞或群體水平上研究各類(lèi)微小生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生長(zhǎng)繁殖、生理代謝等生命活動(dòng)的基本規(guī)律。

S-ANAMMOX菌可以在無(wú)機(jī)碳源條件下存活，說(shuō)明S-ANAMMOX菌屬于自養(yǎng)菌。菌種增殖速率慢，世代時(shí)間長(zhǎng)，生長(zhǎng)pH范圍偏堿性，最佳生長(zhǎng)溫度為35 ℃左右，溶解氧低于0.5 mg/L，屬于厭氧菌。研究認(rèn)為，低氧化還原電位（ORP）有利于該菌種的生長(zhǎng)［14，17］。目前，已經(jīng)明確的S-ANAMMOX菌種較少，Rikmann等［3］采用PCRDGGE（變性梯度凝膠電泳）分別對(duì)MBBR（移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器）內(nèi)的生物膜和UASB（上流式厭氧污泥床）內(nèi)的污泥進(jìn)行觀察分析，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)微生物分別屬于Planctomycetales和Verrucomicrobia門(mén)。Liu等［9］通過(guò)PCR-DGGE和16SrDNA技術(shù)分析生物轉(zhuǎn)盤(pán)反應(yīng)器中的微生物種群，認(rèn)為存在一種Anammoxoglobus sulfate的優(yōu)勢(shì)種群。張蕾等［8］通過(guò)掃描電鏡對(duì)反應(yīng)器中的污泥進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)污泥主要以鏈桿菌和球菌為主，其大小分別為（1～1.2）μm×0.8 μm和0.9 μm，透射電鏡表明細(xì)菌細(xì)胞中含有大量的內(nèi)含物。劉正川等［18］采用PCR-DGGE分析從傳統(tǒng)厭氧氨氧化轉(zhuǎn)變到硫酸鹽型厭氧氨氧化過(guò)程中的微生物變化，發(fā)現(xiàn)污泥中細(xì)菌從以球菌為主轉(zhuǎn)變成以短桿菌為主，長(zhǎng)約2～3 μm，菌群中細(xì)菌由Candidatus brocadia為優(yōu)勢(shì)種轉(zhuǎn)變?yōu)锽acillus benzoevorans為優(yōu)勢(shì)種，說(shuō)明完成這兩種厭氧氨氧化的優(yōu)勢(shì)菌不同，兩種厭氧氨氧化并非同一種菌參與完成的。蔡靖等［19］研究發(fā)現(xiàn)，Bacillus能夠在無(wú)分子態(tài)氧存在的條件下，以硫酸鹽為電子受體氧化氨，具有硫酸鹽型厭氧氨氧化能力，說(shuō)明硫酸鹽型厭氧氨氧化現(xiàn)象很可能是由Bacillus繁殖引起的。

S-ANAMMOX菌的分布較為廣泛，已有從厭氧污泥、河底泥、反硝化污泥和傳統(tǒng)厭氧氨氧化污泥中篩選馴化成功的先例。通常認(rèn)為，S-ANAMMOX菌可以在有機(jī)碳源下生存，但是否能夠利用有機(jī)物及有機(jī)物的存在能否抑制S-ANAMMOX菌的活性尚不得而知。但研究認(rèn)為，低濃度有機(jī)物才能保證S-ANAMMOX反應(yīng)的進(jìn)行。

2 S-ANAMMOX的啟動(dòng)過(guò)程影響因素

由于S-ANAMMOX反應(yīng)不易啟動(dòng)，過(guò)程耗時(shí)較長(zhǎng)，嚴(yán)重影響了相關(guān)研究的進(jìn)行。本節(jié)總結(jié)了反應(yīng)器、接種污泥、填料及碳源對(duì)S-ANAMMOX反應(yīng)啟動(dòng)過(guò)程的影響，以期對(duì)反應(yīng)的快速啟動(dòng)及深入了解提供參考。

2.1 反應(yīng)器

反應(yīng)器的構(gòu)造形式、保有的污泥量、微生物生長(zhǎng)附著情況及耐沖擊能力等因素直接影響到S-ANAMMOX的啟動(dòng)過(guò)程。目前，UASB、序批式活性污泥反應(yīng)器（SBR）、厭氧顆粒污泥膨脹床（EGSB）、膜生物反應(yīng)器（MBR）等均成功應(yīng)用于S-ANAMMOX的啟動(dòng)。

UASB反應(yīng)器作為第二代厭氧反應(yīng)器的代表之一，實(shí)現(xiàn)了污泥停留時(shí)間與水力停留時(shí)間的分離，極大提高了反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度；反應(yīng)產(chǎn)生的氣體、污泥和出水在三相分離器的作用下得到有效分離［21］。這些優(yōu)點(diǎn)使得S-ANAMMOX菌不易流失，在反應(yīng)器內(nèi)具有一定的種群數(shù)量，故很多S-ANAMMOX研究采用UASB反應(yīng)器。Yang等［22］采用UASB反應(yīng)器，以Na2SO4代替NaNO2，經(jīng)過(guò)60 d成功啟動(dòng)S-ANAMMOX，氨氮和硫酸鹽的平均去除率分別達(dá)40%和30%。Rikmann等［3］同時(shí)采用MBBR和UASB啟動(dòng)S-ANAMMOX反應(yīng)，分別在50 d和100 d左右啟動(dòng)該反應(yīng)，TN去除能力達(dá)0.03 kg/（m3·d）和0.04 kg/（m3·d）；可見(jiàn)UASB反應(yīng)器在縮短啟動(dòng)時(shí)間上不具優(yōu)勢(shì)，但其特殊的水力特征，提高了污泥濃度，延長(zhǎng)了污泥停留時(shí)間，使得去除效果較好。

SBR反應(yīng)器運(yùn)行效果穩(wěn)定，理想推流過(guò)程使生化反應(yīng)推動(dòng)力大，效率高；污水在靜止?fàn)顟B(tài)下沉淀，泥水分離情況較好，有效阻止污泥流失。Sabumon［20］采用SBR反應(yīng)器在有機(jī)碳源條件下啟動(dòng)S-ANAMMOX，氨氮去除率達(dá)40%。

此外，MBR、EGSB、厭氧流化床（AFB）等啟動(dòng)S-ANAMMOX反應(yīng)時(shí)各有優(yōu)點(diǎn)。各反應(yīng)器啟動(dòng)特點(diǎn)及運(yùn)行效果見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn)，UASB、SBR、MBR等反應(yīng)器啟動(dòng)S-ANAMMOX反應(yīng)后，-N去除率最高可達(dá)80%，最低為17.56%；去除率最高達(dá)65%，最低為4.16%。在接種污泥均為Anammox污泥時(shí)，SBR反應(yīng)器的-N和去除情況最好，MBR反應(yīng)器啟動(dòng)耗時(shí)最短，可能與生物膜上的菌種富集較快有關(guān)。但是，尚未見(jiàn)反應(yīng)器抗基質(zhì)濃度和水力負(fù)荷沖擊能力的相關(guān)報(bào)道。

綜上可見(jiàn)，不同反應(yīng)器在啟動(dòng)S-ANAMMOX反應(yīng)時(shí)有不同的特點(diǎn)，選擇適合的反應(yīng)器有利于對(duì)S-ANAMMOX反應(yīng)進(jìn)行深入研究。

表1 各反應(yīng)器啟動(dòng)特點(diǎn)及運(yùn)行效果

2.2 污泥源

研究發(fā)現(xiàn)，采用處理相同或相近成分污水的污泥作為接種污泥進(jìn)行啟動(dòng)較為快速［23］。此外，采用不同來(lái)源的混合污泥可以增加厭氧菌群種類(lèi)，提高篩選出適合S-ANAMMOX菌種的概率，保證反應(yīng)順利啟動(dòng)。

從國(guó)內(nèi)外已有的研究中推測(cè)，S-ANAMMOX菌可廣泛存在于多種環(huán)境中。目前，厭氧消化污泥及Anammox顆粒污泥均有成功啟動(dòng)S-ANAMMOX的先例。厭氧污泥是由多種微生物形成的微生態(tài)［24］，內(nèi)含豐富的微生物種群。趙慶良等［7］采用取自富含硫酸鹽廢水的連續(xù)攪拌厭氧反應(yīng)器的污泥，經(jīng)30 d就發(fā)現(xiàn)-N和有同步去除的情況，運(yùn)行230 d后，二者的最高去除率分別達(dá)58.74%和43.35%。張蕾［17］采用厭氧消化污泥，經(jīng)20 d左右馴化，出現(xiàn)-N和同步去除現(xiàn)象，最高去除濃度分別為71.67 mg/L和56.82 mg/L；在馴化過(guò)程中，污泥的顏色由初始的黑色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)辄S色，但啟動(dòng)時(shí)的微生物變化及出水情況并未詳細(xì)描述。參考Anammox污泥馴化過(guò)程存在階段性的特點(diǎn)［25-27］，S-ANAMMOX在啟動(dòng)開(kāi)始時(shí)也應(yīng)存在菌體水解期，在這個(gè)時(shí)期內(nèi)出水渾濁，部分不適合環(huán)境條件的微生物死亡并懸浮于水中，出水NH+-N和4濃度可能高于進(jìn)水。采用VSS與SS的比值可判斷是否有適應(yīng)環(huán)境的微生物生長(zhǎng)［28］，但目前未有實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)此過(guò)程。

采用Anammox顆粒污泥也可成功啟動(dòng)S-ANAMMOX反應(yīng)，與采用厭氧消化污泥相比，耗時(shí)較長(zhǎng)。雖也能獲得-N和的同步去除效果，但去除率不高。這可能是由于Anammox污泥是經(jīng)過(guò)篩選的特殊菌種，只保留了少量能夠以為電子受體的微生物種群。富集過(guò)程中，逐漸以馴化耐受種群，導(dǎo)致去除率較低。賴(lài)楊嵐等［15］接種Anammox污泥耗時(shí)212 d啟動(dòng)S-ANAMMOX反應(yīng)，-N和的去除效果均不理想。

此外，好氧硝化污泥、河底泥等也常作為接種污泥富集培養(yǎng)某特定類(lèi)型的微生物。好氧硝化污泥為好氧污泥，且其中含有一定量的有機(jī)物，轉(zhuǎn)化為厭氧條件需要較長(zhǎng)時(shí)間，但普遍認(rèn)為此種污泥可耐高負(fù)荷。河底泥作為一種微生物豐富的載體，理論上也是S-ANAMMOX反應(yīng)啟動(dòng)的優(yōu)良接種污泥。

2.3 填料

研究發(fā)現(xiàn)，在反應(yīng)器內(nèi)添加填料可在很大程度上減少目標(biāo)微生物的流失，不僅能提高污泥的停留時(shí)間，加快微生物富集速率，縮短反應(yīng)啟動(dòng)時(shí)間，還可以起到截留、過(guò)濾的作用，使得出水澄清，保證了反應(yīng)器的穩(wěn)定［29］。在同樣采用UASB反應(yīng)器及Anammox污泥作為接種污泥的條件下，賴(lài)楊嵐等［15］投加活性炭作為填料富集S-ANAMMOX菌，經(jīng)60 d觀察到-N和同步去除的現(xiàn)象，相比秦永麗等［30］未添加任何填料，啟動(dòng)時(shí)間縮短50多天?；钚蕴孔鳛橛残蕴盍?，具有很好的吸附性能，微生物能夠吸附在顆粒表面及內(nèi)部孔道，提高了微生物種群數(shù)量。有報(bào)道稱(chēng)，活性炭還能夠縮短有害物質(zhì)對(duì)微生物的毒性抑制作用時(shí)間，毒性抑制作用沿孔道深度方向濃度逐漸降低，有利于反應(yīng)過(guò)程的穩(wěn)定性。

此外，海綿和無(wú)紡布也是S-ANAMMOX啟動(dòng)的優(yōu)選填料。海綿具有極強(qiáng)的截留能力，投放方式簡(jiǎn)單，有較強(qiáng)的抗沖擊能力。但據(jù)相關(guān)報(bào)道，聚氨酯泡棉材料表面光滑，粗糙程度小，微生物在其上附著不緊密，容易脫落。分析認(rèn)為，聚氨酯泡棉為多孔結(jié)構(gòu)，只有當(dāng)載體孔徑為菌體尺寸的1～5倍時(shí)，載體內(nèi)才能積累最大的生物量［26］。因此，在選用海綿時(shí)應(yīng)考慮菌體或形成的菌膠團(tuán)的尺寸是否利于附著。此外，孔徑的大小會(huì)影響基質(zhì)在反應(yīng)器內(nèi)的路徑，從而影響處理效率。

無(wú)紡布也是比表面積較大的填料，有研究表明，普通填料的生物膜厚度為2 mm，無(wú)紡布形成的生物膜厚度是普通填料的60倍左右。因此，無(wú)紡布內(nèi)溶解氧的傳質(zhì)阻力大，易使無(wú)紡布內(nèi)層形成厭氧條件而利于微生物的生長(zhǎng)和富集。在S-ANAMMOX啟動(dòng)過(guò)程中，采用無(wú)紡布作為填料也取得了較好的效果。

除上述填料外，BMTM生物膜載體、玻璃珠、聚乙烯材質(zhì)填料、竹炭、火山巖等也廣泛應(yīng)用于微生物掛膜。在填料種類(lèi)的選取上，不僅要考慮經(jīng)濟(jì)性，還應(yīng)考慮材質(zhì)、性能等是否易于啟動(dòng)S-ANAMMOX反應(yīng)，屏蔽有害物質(zhì)的影響，以達(dá)到較好的去除效果。

2.4 碳源

碳源不同會(huì)影響微生物的代謝途徑，從而直接影響反應(yīng)器的啟動(dòng)及后續(xù)運(yùn)行情況。研究發(fā)現(xiàn)，S-ANAMMOX反應(yīng)既可在有機(jī)碳源條件下啟動(dòng)，也可在無(wú)機(jī)碳源條件下啟動(dòng)。S-ANAMMOX現(xiàn)象最初于有機(jī)碳源條件下發(fā)現(xiàn)的［31-32］。董凌霄等［33］投加乙酸鹽為碳源，150 d后實(shí)現(xiàn)了碳氮硫同時(shí)脫除，去除率分別達(dá)80%、22%和50%，證實(shí)了有機(jī)碳源條件下該反應(yīng)的可行性。

Liu等［9］以硫酸鹽代替亞硝酸鹽的方法在無(wú)機(jī)碳源條件下經(jīng)過(guò)60 d培養(yǎng)也發(fā)現(xiàn)了S-ANAMMOX現(xiàn)象，DGGE分析表明，反應(yīng)器內(nèi)存在一種Anammoxoglobus sulfate菌種。Yang等［22］通過(guò)非生物測(cè)試進(jìn)一步證明S-ANAMMOX是一個(gè)可以完全自養(yǎng)的厭氧生物過(guò)程。作為S-ANAMMOX常用的無(wú)機(jī)碳源，提高其進(jìn)水濃度可增強(qiáng)S-ANAMMOX的反應(yīng)效果。但研究表明，濃度超過(guò)1 000 mg/L時(shí)會(huì)對(duì)反應(yīng)產(chǎn)生抑制［3］。張麗等［14］也得出相似的結(jié)論，與進(jìn)水氮硫比和負(fù)荷相比，進(jìn)水濃度對(duì)與相對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響更為明顯，當(dāng)質(zhì)量濃度從1 202.6 mg/L降至762.5 mg/L時(shí)，出水和濃度均有所降低，且氮硫轉(zhuǎn)化比（摩爾比）從9.6～9.8降至4.2～4.8，表明較高的進(jìn)水濃度有利于氮的去除。

目前關(guān)于S-ANAMMOX的研究多集中于無(wú)機(jī)碳源的情況，可能與啟動(dòng)時(shí)間較短有關(guān)。因?yàn)樵谟袡C(jī)碳源條件下，碳源（葡萄糖等）給SRB提供了適合的生長(zhǎng)條件，與S-ANAMMOX菌相互競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致啟動(dòng)耗時(shí)較長(zhǎng)。

2.5 pH及進(jìn)水基質(zhì)

作為生物過(guò)程重要的環(huán)境條件，pH對(duì)S-ANAMMOX的影響主要表現(xiàn)為兩方面：在菌體自溶階段，體系pH需維持在S-ANAMMOX菌最適生長(zhǎng)范圍，過(guò)高或過(guò)低均會(huì)影響菌種的生長(zhǎng)和繁殖；pH的變化會(huì)間接作用于厭氧氨氧化細(xì)菌的有效基質(zhì)，進(jìn)而影響微生物活性［34］。

目前普遍認(rèn)為S-ANAMMOX反應(yīng)適宜在偏堿性的環(huán)境下發(fā)生，馬文娟等［34］認(rèn)為提高反應(yīng)體系的pH可使S-ANAMMOX菌處于優(yōu)勢(shì)地位，繼而縮短反應(yīng)器的啟動(dòng)時(shí)間，但pH＞8.5時(shí)會(huì)影響S-ANAMMOX菌的活性。

董凌霄等［33］認(rèn)為，進(jìn)水氮硫比發(fā)生變化時(shí)，S-ANAMMOX現(xiàn)象會(huì)逐漸減弱甚至消失，且添加作為抑制劑消除還原反應(yīng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，受到抑制的S-ANAMMOX難以恢復(fù)。張麗等［14］發(fā)現(xiàn)，不同的進(jìn)水氮硫比對(duì)的轉(zhuǎn)化率影響不大，但低的氮硫比可使轉(zhuǎn)化為的比例增大。賴(lài)楊嵐等［15］的實(shí)驗(yàn)表明，投加會(huì)促進(jìn)與的反應(yīng)，即進(jìn)行傳統(tǒng)厭氧氨氧化，對(duì)S-ANAMMOX產(chǎn)生抑制。由此可見(jiàn)，采用傳統(tǒng)厭氧氨氧化污泥啟動(dòng)的S-ANAMMOX反應(yīng)易受到的影響。他還認(rèn)為，雖然投加Fe3+會(huì)促進(jìn)的去除，但會(huì)使反應(yīng)器的ORP升高，導(dǎo)致S-ANAMMOX受到抑制，可見(jiàn)S-ANAMMOX反應(yīng)宜在低ORP條件下進(jìn)行。此外，Rikmann等［3］的研究表明，添加厭氧氨氧化中間產(chǎn)物肼和羥胺對(duì)S-ANAMMOX過(guò)程有促進(jìn)作用。

3 結(jié)語(yǔ)和展望

S-ANAMMOX可將廢水中的氮硫元素同時(shí)去除，避免了氨氮、硫酸鹽分別處理時(shí)過(guò)程不穩(wěn)定、去除效率低等不足，且可在脫硫的同時(shí)回收單質(zhì)硫，實(shí)現(xiàn)資源回收，同時(shí)不產(chǎn)生二次污染。S-ANAMMOX作為一體化脫氮除硫的反應(yīng)過(guò)程，擁有十分廣闊的應(yīng)用前景，但該反應(yīng)的啟動(dòng)耗時(shí)長(zhǎng)、機(jī)理不明確影響了其應(yīng)用。因此，今后應(yīng)加強(qiáng)以下幾方面的研究。

a）在量化反應(yīng)產(chǎn)物的基礎(chǔ)上，深入對(duì)反應(yīng)機(jī)理和功能微生物生理生化特性的研究，構(gòu)建高效可控的反應(yīng)體系。

b）分析反應(yīng)器、污泥源等啟動(dòng)因素的差異性，縮短啟動(dòng)時(shí)間，優(yōu)化反應(yīng)進(jìn)程。

c）促進(jìn)S-ANAMMOX在實(shí)際廢水處理中的應(yīng)用，推動(dòng)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。

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（編輯 魏京華）

Mechanism of sulfate-dependent anaerobic ammonium oxidation and influencing factors for its start-up process：A review

Cui Li，Wang Hui，Huang Kaituo，Liang Jiyan，Wang Xin
（School of Science，Shenyang University of Technology，Shenyang Liaoning 110870，China）

Ammonium and sulfur could be simultaneously removed from the wastewater by sulfate-dependent anaerobic ammonium oxidation（S-ANAMMOX）process，which avoided the disadvantages in respective treatment of ammonium and sulfate，such as unstable processing，low efficiency and secondary pollution. But the long start-up process and undefi ned reaction mechanism affected the application of S-ANAMMOX. Based on the discussing of S-ANAMMOX reaction mechanism，factors affecting the start-up process were reviewed，such as reactor，sludge source，filler，carbon source and operating conditions. Prospects of further research were also put forward. It was pointed out that：The reaction mechanism and functional microbial characteristics should be further studied on the basis of quantitative reaction products；The differences between the start-up factors（such as reactor and sludge source）should be analyzed；The application of S-ANAMMOX process in practical wastewater treatment should be promoted.

sulfate-dependent anaerobic ammonium oxidation；reaction mechanism；start-up process；infl uencing factor；stoichiometry；microbiology

X703.1

A

1006-1878（2017）02-0159-07

10.3969/j.issn.1006-1878.2017.02.006

2016 - 09 - 09；

2017 - 02 - 03。

崔麗（1978—），女，遼寧省沈陽(yáng)市人，博士后，副教授，電話(huà) 13889845776，電郵 sutcuili@163.com。聯(lián)系人：王慧，電話(huà) 13514259875，電郵 Wang-Hui-@outlook.com。

第七屆格平綠色行動(dòng)——遼寧環(huán)境科研教育“123工程”項(xiàng)目（CEPF2014-123-2-6）。