廢水處理中異化硝酸鹽還原為銨的研究進展

萬雨軒，王鑫

(南開大學 環境科學與工程學院；環境污染過程與基準教育部重點實驗室，天津 300350)

圖1 氮轉化相關過程Fig.1 Nitrogen transformation

為了更深層次地理解DNRA過程以及其在氮循環中的重要作用，筆者總結了DNRA過程反應機理，功能微生物及其生理、遺傳調控。對廢水處理中可能影響DNRA過程的因素進行了詳細探討，并介紹了用于評估DNRA過程的兩種方法。

1 DNRA的反應過程

1.1 DNRA反應機理

圖2 DNRA過程中硝酸鹽和亞硝酸鹽還原酶的結構及作用機理Fig.2 Structure and mechanism of nitrate and nitrite

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1.2 DNRA過程相關微生物

多種參與氮轉化的細菌在污水處理系統中共存，其中，DNRA細菌群落廣泛存在。最近，Wang等[19]對中國不同地區的污水處理廠的8個處理單元的微生物群落進行分析發現，DNRA細菌群落中Nitrospira豐度最高，其次是Brocadia，Anaeromyxobacter和Geothrix。城市污水處理廠A2/O工藝系統的厭氧池中存在較高的有機物濃度和一定量的硝酸鹽，具備了適合DNRA細菌生存的條件。劉芹等[20]在A2/O工藝處理系統中鑒定出進行DNRA的菌屬主要為Thauera、Hydrogenophaga和Geobacter。但目前針對污水處理廠中DNRA相關微生物的種類、豐度以及與其他微生物群落的種間機制的深入研究還相對較少。

1.3 廢水處理中的DNRA過程

通過對傳統市政污水處理廠的DNRA過程進行評估，發現DNRA過程在6個不同規模污水處理廠的全部處理單元中廣泛存在，但對N轉化的貢獻并不顯著[19]。各國已經開始實施污水處理廠升級，使用額外的氧化、吸附和過濾技術可能會導致DNRA細菌數量的增多。北京污水處理廠升級改造后，DNRA細菌與反硝化細菌之間的比率從1.10顯著增加至1.93，DNRA過程貢獻率增大[21]。……