硫酸盐型厌氧氨氧化反应机理及其条件控制研究

硫酸盐型厌氧氨氧化反应是自养微生物在厌氧状态下利用硫酸盐直接与氨发生生物氧化还原反应，生成元素硫和氮气的过程。这个反应能较好地解决同时含有氨氮和硫酸盐的低碳废水问题，具有节能、投资和运行费用低、高效等优点。但由于该反应尚处于起步研究阶段，人们对该反应的机理、作用细菌、环境条件和关键影响因素等未能有深入地了解。本项目的研究目标探讨硫酸盐型厌氧氨氧化的反应机理，阐明其分步反应的步骤及其相应的作用微生物菌群；摸清作用微生物的最佳培养条件；通过实验室规模的动态试验研究，探讨其敏感影响因素、适宜的环境条件，为今后的工艺运行提供技术支持。

本项目利用保藏的ANAMMOX污泥进行复壮培养后，给予含氨氮和硫酸盐的无机人工废水，在厌氧条件下分别利用SBR反应器和UBF反应器进行硫酸盐还原-氨氧化的生物转化研究。研究表明硫酸盐还原-氨氧化的生物转化是pH下降的过程，不会有硫化物的生成，终产物是氮气和单质硫。但是它是一个非常复杂的由多个反应组成的接续反应，条件的变化会导致底物的转化比随之发生改变。随后通过一系列的批示实验和SEM电镜结果表明，氨被硫酸盐氧化为亚硝酸盐或硝酸盐，生成的亚硝酸盐与剩余的氨氮通过anammox途径得以去除。硫酸盐被氧化为单质硫，但在高碱度条件下单质硫能与亚硝酸盐或硝酸盐发生自养反硝化反应而重新生成硫酸盐，导致氨氮与硫酸盐的摩尔转化比总是高于2。由PCR-DGGE技术分析表明，培养后的污泥由多种细菌组成。.本项目共发表了14篇论文，其中3篇EI检索，9篇核心，共培养了3名硕士。已录用3篇，待发2篇SCI论文。