厌氧氨氧化专题.ppt

《厌氧氨氧化专题.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《厌氧氨氧化专题.ppt（87页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、厌氧氨氧化生物脱氮技术 Anaerobic Ammonia Oxidation(ANAMMOX)Technology for Biological Nitrogen Removal,Microbiology,Contents,What is ANAMMOX,Applications,1,2,3,4,Mechanism,Prospects,5,Microbiology,Contents,What is ANAMMOX,Applications,1,2,3,4,Mechanism,Prospects,5,What is ANAMMOX,GO=-358 kJ(mol NH4+)-1,以亚硝酸盐作为氧

2、化剂将氨氧化成氮气，或以氨作为电子供体将亚硝酸盐还原为氮气的生物反应，称为厌氧氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation,ANAMMOX)。能够进行厌氧氨氧化的微生物，称为厌氧氨氧化菌。,厌氧氨氧化的发现加深了人们对氮素循环的认识，也为人们研究和开发新型生物脱氮工艺提供了理论依据。,What is ANAMMOX,In 1977,Broda published a theoretical paper entitled”Tow linds of lithotrophs missing in nature”describing the potential existence

3、of chemolithotrophic bacteria able to oxidize ammonia to dinitrogen with nitrate,carbon dioxide or oxygen as oxidant.1995 年，Mulder 在FEMS Microbiol Ecol 上发表了第一篇有关ANAMMOX 的文章。在运行三级生物脱氮流化床反应器时发现了未知氮的消失，经过反复验证，氨氮与亚硝酸盐的消失同时发生，且成一定比例，故他们认为在反应器中氨氮与亚硝酸盐发生了反应，产物为氮气,Mulder等人将此命名为厌氧氨氧化(Anaerobic Ammonium Oxida

4、tion)，即 ANAMMOX。Mulder,FEMS Microbiol Ecol,1995,Discovery,What is ANAMMOX,Advantages,很高的总氮去除率；二氧化碳产生量比传统硝化/反硝化工艺减少90%；减少50%的空间需求；动力消耗比传统硝化/反硝化工艺减少60%；不消耗甲醇；剩余污泥产量极少；,What is ANAMMOX,ANAMMOX,one step nitrogen removal,What is ANAMMOX,Significance,全球海洋氮循环示意图Phyllis Lam et al,PNAS,2009,传统的观点认为，大气中的氮气主要来

5、源于微生物的硝化(Nitrification)和反硝化作用(Denitrification)，厌氧氨氧化菌的发现，改变人们对全球氮物质循环的传统认识。随着厌氧氨氧化菌被人们在世界不同海洋海底沉积物中发现，海洋学家认识到反硝化细菌并不是海洋 N2产生的唯一微生物。研究表明，海洋细菌的厌氧氨氧化过程占全球海洋N2产生量的 1/3-1/2。,What is ANAMMOX,2002年，丹麦学者Thamdrup和Dalsgaard应用N标记的硝酸盐和氨对海底沉积物进行的培养实验发现，厌氧氨氧化作用产生N2导致的海洋氮损失占全部氮损失的24%-67%。Thamdrup,B.&T.Dalsgaard,AE

6、M,2002,2003年，两个独立的研究小组同时在Nature杂志上报道了厌氧氨氧化是海洋氮损失的主要原因:德国生物化学家Kuypers带领他的同事在世界上最大的厌氧盆地黑海海面下85-100米的无氧环境中寻找到ANAMMOX菌；Kuypers,et al.,Nature,2003,Dalsgaard领导的另一个团队利用N稳定性同位素示踪的方法发现在哥斯达黎加的Golfo Dulce海湾厌氧水层中有19%-35%N2的生成与厌氧氨氧化过程有关；Dalsgaard,et al.,Nature,2003,随后，研究人员陆续在北极圈极地海冰,Baltimore内港,Chesapeake海湾、安哥拉的

7、Benguela海区上升流系统、加利福尼亚的温泉等等不同经度和纬度地区的水域中发现ANAMMOX菌的踪影；,Baltimore内港,北极圈极地海冰,Chesapeake海湾,Benguela,加利福尼亚,Helen Pilcher,NATURE,2005,Pump action:Marcel Kuypers(right)was the first to find ANAMMOX bacteria in the sea.,As acceptance of ANAMMOX bacteria grows,so too does their grip on the planet.The microbe

8、s are turning up everywhere in fresh and salt water,open oceans and marine sediments,and in wastewater treatment plants all over the world.“One day you discover a bug,”says Kuenen,“then ten years later they turn out to be everywhere and important on a global scale.They may even be hiding in the sewe

9、r system under your kitchen sink.”,Emeritus and part-time professor of General and Applied Microbiology,Department of Biotechnology,Faculty of Applied Sciences,Delft University of Technology,The Netherlands,Microbiology,Contents,What is ANAMMOX,Applications,1,2,3,4,Mechanism,Prospects,5,Mechanism,两套

10、比较完整的厌氧氨氧化生化机理模型,厌氧氨氧化生化机理图（1）Edward F.DeLong,Nature,2002,亚硝酸盐被亚硝酸盐还原酶还原为羟胺(NH2OH)，联氨水解酶催化羟胺和氨缩合成联氨(N2H2)，最后，联氨在联氨氧化酶 HZO（或羟胺氧化还原酶 HAO）的催化下转化为氮气，同时释放的电子通过传递链交给亚硝酸盐还原酶。,经典模型,电子受体,Electron micrograph showing the immunogold localization of hydrazine/hydroxylamine oxidoreductase(black dots)to the ANAMMO

11、Xosome compartment in the ANAMMOX bacterium“Candidatus Kuenenia stuttgartiensis”.Scale bar,500 nm,Mike S.M.Jetten,Biochemi and Mole Biolo,2009,厌氧氨氧化生化机理图（2）Kuenen,J.G.,NAT REV MICROBIOL,2008,亚硝酸盐被亚硝酸盐还原酶（NIR）还原，得电子转化为中间体 NO，NO 进而与氨共同在联氨水解酶（HH）的作用下转化为联氨，最后联氨经联氨氧化酶（HAO）催化，转化为氮气，同时释放 4 个电子。,释放的电子被辅酶Q和细

12、胞色素C还原酶综合体转化为质子动力势PMF，产生的质子H+被ATP合成酶（ATPpase）转化为能量ATP，供微生物使用。,Microbiology,Contents,What is ANAMMOX,Applications,1,2,3,4,Mechanism,Prospects,5,ANAMMOX 菌的种类与分布ANAMMOX 菌的细胞结构ANAMMOX 菌的生理特性,Microbiology,ANAMMOX 菌的种类与分布ANAMMOX 菌的细胞结构ANAMMOX 菌的生理特性,Microbiology,Microbiology,ANAMMOX 菌的种类与分布,ANAMMOX 菌由于至今无

13、法通过经典的微生物生态学手段纯培养，目前所有 ANAMMOX 菌种均被定义为“暂定种”。,其中有 4 个属是主要存在于污水处理厂构筑物中或实验室活性污泥反应器中：“Candidatus Kuenenia”、“Candidatus Brocadia”、“Candidatus anammoxoglobus”和“Candidatus Jettenia”。,第 5 个 ANAMMOX 属“Candidatus Scalindua”主要存在于自然环境中，特别是海洋底泥中和低氧区。,迄今为止共有 5 个属的 ANAMMOX 菌被发现，它们的 16S rRNA序列相似度在 87%-99%之间。,1999,“

14、Candidatus Brocadia anammoxidans”荷兰Gist-Brocades污水处理厂 2000,“Candidatus Kuenenia stuttgartiensi”德国斯图加特的污水处理场2002,“Candidatus Brocadia fulgida”荷兰鹿特丹污水处理厂2003,“Candidatus Scalindua brodae”英国Pitsea垃圾填埋场的污水处理厂2003,“Candidatus Scalindua wagneri”英国Pitsea垃圾填埋场的污水处理厂2003,“Candidatus Scalindua sorokinii”黑海的次氧

15、化层区域2007,“Candidatus Jettenia asiatica”荷兰实验室生物膜反应器2007,“Candidatus anammoxoglobus propionicus”实验室SBR反应器,菌种首次发现地点：,在许多不同地域(Thames Estuary、Japan、Chesapeake Bay、Arctic marine、Washington margin、Arabian Sea et.al)的海洋沉积物中检测出了 ANAMMOX反应。在海洋沉积物中存在的ANAMMOX菌种群较为单一，基本属于具有较强耐盐能力的 Scalindua 属。胡宝兰等,生态学报,2011,在不同海

16、域水体的低氧区（本格拉港、智利中部沿岸的远海区、阿拉伯海、秘鲁海）也有ANAMMOX的存在，并在氮素循环中起着不同程度的作用。胡宝兰等,生态学报,2011,海洋生态系统:,Dale等却发现，在开普菲尔河口ANAMMOX菌的分布呈现出了种群多样性，可同时检测到Brocadia、Kueueuia、Jetteuia和Scaliudua四个属的ANAMMOX菌。Dale,et al.Environ Microbiol,2009Amano等在淀川河口也检测出了多种ANAMMOX菌的共存，包括 Brocadia、Kueueuia和Scaliudua属。原因推测是由于河口是海陆作用剧烈、生态结构复杂的区域，

17、可营造适合不同种类 ANAMMOX 菌生存的微环境。Amano,et al.Micro&Enviro,2007,淡水生态系统:,Schubert 等首次在天然淡水生态系统坦噶尼喀湖(Lake Tanganyika)中发现了ANAMMOX菌的分布，ANAMMOX 菌的最大活性为 10 nmol N2/h，在该区域氮素循环中的贡献率为 13%，其活性与贡献率值与某些海洋生境中发生的 ANAMMOX 反应相比并不逊色。Schubert,et al.Environ Microbiol,2006,Penton 等和 Zhang 等分别在温特格林湖和江苏新沂河淡水沉积物中也检测到了 ANAMMOX 菌的分

18、布。在淡水生态系统中检测到的 ANAMMOX 菌种群多样性水平较低，以 Scalindua 属居多。Penton,et al.AEM,2006;Zhang,et al.Environ Microbiol,2007,陆地生态系统:,Humbert 等首次在不同陆地生态系统(包括沼泽、受污染的孔隙含水层、冻土和农田土壤)中检测出了不同种群的 ANAMMOX 菌，种群多样性水平较高，包括Candidatus Kuenenia stuttgartiensis，Candidatus Brocadia fulgida，Candidatus Scalindua wagneri 和 Candidatus Je

19、ttenia asiatica。研究表明并非在所有土壤样品中都存在 ANAMMOX 菌，而只在土壤的一定深度范围内才有 ANAMMOX 菌的分布。Humbert,et al.ISME J,2010,Zhu 等在中国的多处淡水湿地生态系统中也检测出了 ANAMMOX 菌的存在，主要为 Brocadia 属的 ANAMMOX 菌。Zhu,et al.ES&T,2011,特殊生态系统:,Byrne 等在温度高达 60-85的大西洋中脊深海热液口处检测到了 Scalindua 属的 ANAMMOX 菌。Jaeschke 等发现在温度为 65 的温泉中也存在 ANAMMOX菌的特异性阶梯烷膜脂，含量为

20、0.3-52ng/g，16S rRNA 系 统 发 育 分 析 表 明，温 泉 中 存 在 Candidatus Brocadia fulgida，Candidatus Brocadia anammoxidans 和 Candidatus Kuenenia stuttgartiensis 的序列。Byrne,et al.Isme J,2009;Jaeschke,et al.FEMS Microbiol Ecol,2009,另有研究者报道了 ANAMMOX菌也可在低温生态系统中生存。Schmid 等发现在温度低至 0的格陵兰海的迪斯科湾海冰中存在具有活性的 Scalindua 属的 ANAMMO

21、X菌。这些特殊生态系统中 ANAMMOX 菌的发现对于发掘耐高温和耐低温的 ANAMMOX 菌菌种资源提供了前景。Schmid,et al.System&Appl Microbiol,2003,此外，Hoffmann 等还在海洋的海绵体内发现了 ANAMMOX 菌的踪迹，检测到了 Candidatus Scalindua sorokinii 和 Candidatus Scalindua brodae的存在。Hoffmann,et al.Environ Microbiol,2009,ANAMMOX 菌的种类与分布ANAMMOX 菌的细胞结构ANAMMOX 菌的生理特性,Microbiology,

22、Microbiology,ANAMMOX 菌的细胞结构,MBR,AGSB reactor,厌氧氨氧化菌是革兰氏阴性菌,浮霉状菌目，呈球形、卵形等，直径0.81.1m。细胞外无荚膜，细胞壁表面有火山口状结构，少数有菌毛，细胞呈深红色，出芽生殖。细胞内分隔成3部分：(1)外部区域，包括：细胞壁(cell wall),细胞质膜(cytoplasmic membrane),外室细胞质(paryphoplasm)和细胞内质膜；(2)核糖细胞质(riboplasm)；(3)厌氧氨氧化体膜(anammoxosome membrane),厌氧氨氧化体(anammoxosome),类核（nucleoid）；,N

23、iftrik,et al.J BACTERIOL,2009,All cells are divided into three separate compartments by individual membranes:the paryphoplasm(p),riboplasm(r),and anammoxosome(a)compartments.(A)Dividing“Candidatus Kuenenia stuttgartiensis”cell.(B)“Candidatus Anammoxoglobus propionicus”cell.glycogen(g)putative intra-

24、anammoxosome iron particles(Fe)Scalebars,200 nm,Niftrik L,et al.J BIOTECHNOL,2008,(C)“Candidatus Brocadia fulgida”cells showing riboplasmic particles(pa).(D)Dividing cell.glycogen(g)putative intra-anammoxosome iron particles(Fe)Scalebars,200 nm,(E)Dividing“Candidatus Scalindua spp.”cells with(E)and

25、without(F)pilus-like appendages.glycogen(g)putative intra-anammoxosome iron particles(Fe).Scalebars,200 nm,Electron micrograph of resuspended Anammox biofilm grown on synthetic medium in an fluidized bed reactor(FBR).The dominant species in the enrichment culture.Bar,1 m.,Graaf,et al.Microbiology(UK

26、),1996,Microbiology,ANAMMOX 菌不同属的形态各异，但是均具备一种重要细胞器厌氧氨氧化体(Anammoxosome),200 nm,Transmission electron micrograph of a Candidatus Kuenenia stuttgartiensis cell,Microbiology,ANAMMOX 菌的细胞结构,厌氧氨氧化体是发生厌氧氨氧化过程的主要场所，为整个细胞提供能量。全球 2 项独立的研究表明厌氧氨氧化体内存在联氨/羟胺氧化还原酶（HAO）。厌氧氨氧化体的相对体积很大，约占整个细胞的 30%60%。厌氧氨氧化体被一种含有独特成分脂

27、类的双层膜包裹，这种脂类被称为“厌氧氨氧化体脂”。厌氧氨氧化体脂含有阶梯烷（Ladderane），它由多个环丁烷环相互结合而成，形状类似阶梯。阶梯烷与甘油之间以醚键联结。组织致密的阶梯烷结构保证了厌氧氨氧化体内产生的联氨等有毒中间产物不会对 ANAMMOX 菌产生致命影响。,ANAMMOX 菌的种类与分布ANAMMOX 菌的细胞结构ANAMMOX 菌的生理特征,Microbiology,Microbiology,ANAMMOX 菌的生理特征,ANAMMOX 菌为化能自养型细菌，以二氧化碳作为碳源合成细胞物质。,厌氧氨氧化菌对氧敏感，只能在氧分压低于5%氧饱和(以空气中的氧浓度为100%)的条件

28、下生存，一旦氧分压超过18%氧饱和，其活性即受抑制，但该抑制是可逆的。,ANAMMOX 菌的细胞分裂速度极慢。实验条件下得到的 ANAMMOX 菌的比生长速率为 0.003 h-1，即世代时间约为 11d，而在生产性试验反应器 35条件下，世代时间通常为 9-12 天，均比废水处理系统已知生长最缓慢的产甲烷菌的世代时间还长。,Microbiology,ANAMMOX 菌的生理特征,Strous 等人确定了Brocadia Anammoxidans 的生理学参数，其适宜的 pH 值和温度范围分别为 6.78.3、2043，最佳条件为 pH=8.0，40。此时最大比活性约 9.210-4mol-N

29、H4+/(kg蛋白s)，对 NH4+和 NO2-的亲和力常数低于 0.1mg-N/L。Strous,et al.AEM,1999,Egli 等人从生物转盘中富集的 Kuenenia stuttgartiensis 在pH=6.59、温度高于 11低于 45时，具有厌氧氨氧化活性，最佳条件为 pH=8，37，其最大比活性为 4.410-4mol-NH4+/(kg蛋白s)。Egli,et al.Archives of Microbiol,2001 可见 ANAMMOX 菌适宜生存在中温偏碱性环境。,人们对 ANAMMOX 菌的关键生理参数也进行了研究。,Microbiology,Contents,

30、What is ANAMMOX,Applications,1,2,3,4,Mechanism,Prospects,5,实验室研究 富集培养 反应器结构类型 影响因素 ANAMMOX工艺的开发 处理不同种类的含氮废水工程化,Applications,实验室研究 富集培养 反应器结构类型 影响因素 ANAMMOX工艺的开发 处理不同种类的含氮废水工程化,Applications,Applications,反应器的结构类型,由于 ANAMMOX 菌生长极为缓慢，如何借助生物反应器进行 ANAMMOX菌的高效富集培养一直以来是 ANAMMOX 研究领域的重要方向。,ANAMMOX 现象最早在流化床反应

31、器中被发现，随后人们逐渐尝试利用流化床富集培养 ANAMMOX 菌，从而研究其生理生化特性。随着人们对其研究的逐渐深入发现 ANAMMOX 菌具有颗粒化的特性，于是 SBR、UASB、EGSB等传统生物反应器逐渐应用到富集 ANAMMOX 菌的工作中，至今仍是使用最多的 ANAMMOX 菌富集培养反应器。值得提出的是，一些研究人员利用这些反应器接种非 ANAMMOX 污泥（如硝化/反硝化污泥、好氧/厌氧颗粒污泥等）后同样成功启动了 ANAMMOX 反应器。,部分 ANAMMOX 菌富集培养反应器数据(ANA 污泥：ANAMMOX 活性污泥；NA：数据未提供),(a)Experimental s

32、et-up of the sequential batch reactor(SBR);(b)Rushton impeller.,Arrojo,et al.J BIOTECHNOL,2006,87天(magnification 10),Tranhung Thuan,et al.BIOTECHNOL BIOPROC E,2004,Schematic diagram of lab-scale upflow anaerobic sludgeblanket(UASB)reactor for the start-up of ANAMMOX process.,EGSB reactor configurati

33、on for anaerobic ammonium oxidation:(1)influent tank;(2)peristaltic pump;(3)reaction zone;(4)circulation peristaltic pump;(5)settling zone;(6)hot water circulating pump;(7)three-phase separator;(8)hot water jacket;(9)waterbath;(10)water seal(11)gas flow-meter;(12)sampling point.,Wang Jianlong,et al.

34、PROCESS BIOCHEM,2005,Morphology of anaerobic granules used(40 magnification);(C)(D)inner structure of anaerobic granules(6000 magnification);,(A)the anaerobic granules cultivated inthe EGSB reactor after 3 months operation.pherical particles with a smooth surface.There were different kinds of microb

35、es in the granular sludge.(B and C)spherical and short-rod shaped bacteria(D)some filamentous microbes.,Applications,反应器的结构类型,随着填料性能的逐渐提高和中空纤维微滤/超滤膜的逐渐普及，以 UAFB（升流式固定床反应器）和 MBR（膜生物反应器）为代表的新型 ANAMMOX 菌富集反应器开始流行。UAFB 是一个广义的名称，它泛指具填料的升流式厌氧反应器。由于填料材质理化性能的优越性和生物膜（Biofilm）工艺的自身优势，这类反应器应用到 ANAMMOX 领域后，很快便得

36、到人们的关注。,Schematic diagram of Biofix reactor,Sen Qiao,et al.J BIOSCI BIOENG,2009,From the exterior view,each micro-element was tightly integrated with other parts and there was little interspace between them;while the interior showed drape-shape and the micro units inside could interlock with each ot

37、her.The microorganization structure in the Biofix reactor presented high compactness.,The microorganizationstructure exhibited sphericity.This structure may have been formed by the shear forces caused by the upward flow of gas bubbles and water currents in the spaces between support materials.,Schem

38、atic drawing of an ANAMMOX upflow biofilm reactor,Chongjian Tang,et al.SEP PURIF TECHNOL,2009,Applications,2008 年初，荷兰 Delft 大学的一组研究人员利用内置式 MBR 实现了 ANAMMOX 菌“Candidatus Kuenenia stuttgartiensis”达97.6%的富集培养，而且世代时间也缩短至 8.3 天。,反应器的结构类型,van der Star,et al.BIOTECHNOL BIOENG,2008,实验室研究 富集培养 反应器结构类型 影响因素 AN

39、AMMOX工艺的开发 处理不同种类的含氮废水工程化,Applications,Applications,影响因素：1 接种污泥的影响2 有机物的影响3 亚硝酸盐与磷酸盐的影响4 抑制剂的影响5 SRT的影响6 温度的影响7 pH值的影响,Applications,接种污泥的影响,由于 ANAMMOX 菌的生长极为缓慢，以硝化（亚硝化）反应器污泥，反硝化污泥，污水厂活性污泥等污泥作为接种底泥启动 ANAMMOX 过程比较困难，具体体现在富集效率低：世界首座 ANAMMOX实际工程反应器以反硝化污泥作为接种底泥，从启动到初步实现厌氧氨氧化共耗费三年半的时间。,随着 ANAMMOX 反应器在实际工程

40、的广泛应用，一些学者开始部分或全部采用其他已成功启动并运行中的 ANAMMOX 反应器的排泥来启动新建的 ANAMMOX 反应器（实验室规模或实际工程规模），这一措施无疑大大缩短了 ANAMMOX 反应器的启动时间，从原来的几年减少到 1 年以内，据报道最短的启动时间仅为 2 个月。,接种污泥对MBR中厌氧氨氧化效能的影响 脱氮效果对比,1#,2#,Images of sludge samples in the granulation process.Seeding aerobic granular sludgeSmall granules after 140 days of operatio

41、nGranules on day 250Granules on day 300,BingJie Ni,et al.AEM,2010,(A)Concentration profiles of NH4+-N(B)Concentration profiles of NO2-N,With aerobic granules,the start-up period was less than 160 days at a NH4+-N removal efficiency of 94%and a loading rate of 0.064 kg N per kg volatile suspended sol

42、ids per day.,Applications,我国学者在这方面进行了一些研究，例如，胡勇有等发现在有机碳源（葡萄糖）存在的 ANAMMOX 反应器中，厌氧氨氧化作用和反硝化作用可以同时存在，且适宜的 COD/NH4+-N 比值范围为 0-1.57；胡勇有等,华南理工大学学报,2007,郑平等以酵母膏为有机碳源发现，容积总氮负荷低于 0.43 kgm-3d-1时，有机物对ANAMMOX 反应器运行性能的影响较小；郑平,环境科学学报,2006,李捷等以实际生活污水作有机碳和无机碳源，认为有机碳的存在将会降低 ANAMMOX 菌的活性，浓度越高其抑制作用越强，但短时间内该抑制作用是可逆的；李捷

43、,给水排水,2008,有机物的影响,厌氧氨氧化新途径（DNRA）示意图,研究表明，ANAMMOX菌代谢有机物的过程实际上是一种新的代谢途径：ANAMMOX菌Kuenenia stuttgartiensis具有异化硝酸盐/亚硝酸盐还原为铵盐（DNRA）的能力，进而将铵盐（产物）和亚硝酸盐（原料/中间体）通过传统厌氧氨氧化途径转化为氮气。在DNRA过程中，ANAMMOX菌以硝酸盐/亚硝酸盐为电子受体，以有机物（甲酸盐）为电子供体，产物为铵盐和CO2。,Kartal,et al.Environ Microbiol,2007,随着对ANAMMOX菌研究的不断深入，人们发现ANAMMOX菌除了能够以铵盐

44、和亚硝酸盐为电子供体和电子受体外，还能以有机物（如乙酸、丙酸）为电子供体，以硫酸盐为电子受体，并且能够参与完全不同的反应途径，例如异化硝酸盐还原为铵盐（DNRA）和将羟胺歧化为氮气和铵盐。,Guven,et al.AEM,2005,Guven 等人发现某些有机物的确可以被 ANAMMOX 菌所利用，并被氧化为 CO2。他们发现醇类物质（甲醇、乙醇）抑制厌氧氨氧化过程，葡萄糖、甲酸盐和丙胺酸对其没有影响，而乙酸盐和丙酸盐能够被其利用，特别是丙酸盐利用效率更高。研究还发现，ANAMMOX 菌利用丙酸盐时，必须以亚硝酸盐或硝酸盐为电子受体，铵盐和丙酸盐之间存在竞争。,Applications,亚硝酸

45、盐和磷酸盐的影响,不同的菌种对亚硝酸盐的耐受力不同，当NO2-浓度高于 10 mmol/L 时即对“Candidantus Brocadia anammoxidans”产生抑制作用;Jetten,et al.FEMS Microbiol Rev,1998加入 5 mmol/L 以上的PO43-会完全抑制“Candidantus Brocadia anammoxidans”的活性，但 1 mmol/L 的 PO43-对其活性无影响；Degraaf,et al.Microbiol-UK,1996“Candidantus Kuenenia stuttgartiensis”对 PO43-和 NO2-的

46、耐受力则较高，分别达 20 mmol/L 和 13mmol/L;Egli,et al.Arch Microbiol,2001,Kimura 等人研究发现对于生物膜 ANAMMOX 反应器而言，亚硝酸盐浓度274mg-N/L 是抑制 ANAMMOX 菌活性的分水岭：即亚硝酸盐浓度超过该浓度时ANAMMOX 活性逐渐降低，当浓度达到 750 mg-N/L 时 ANAMMOX 活性只有未受影响时的 10%；而当亚硝酸盐浓度降至 274 mg-N/L 以下时，ANAMMOX 活性可以在 3 天内恢复到原有水平。,Kimura,et al.Appl Microbiol Biotechnol,2010,C

47、ho 等人研究了高浓度亚硝酸盐对 ANAMMOX颗粒污泥的影响，研究发现 ANAMMOX 颗粒污泥对亚硝酸盐的耐受能力较高，临界抑制浓度为 400 mg-N/L，是悬浮污泥系统临界抑制浓度的 2 倍左右。Cho,et al.Chemosphere,2010,Applications,抑制剂的影响,在已有报道中，一些抗生素和无机试剂也能对 ANAMMOX 菌有抑制作用。早期试验曾证实抗生素（青霉素、氯霉素、氨苄青霉素）、氯化汞、2，4-二硝基酚等试剂对 ANAMMOX 菌的确存在抑制作用，从而确定了 ANAMMOX 过程是微生物作用的结果。,近几年，又有几种 ANAMMOX 菌的抑制剂及其抑制浓

48、度被确定，包括游离氨(IC50=55mM)、硝酸盐(IC50=45mM)、乙酸(IC50=39mM)、硫化物(IC50=0.3mM)、盐酸四环素(IC50=55mM)。（IC50:半抑制浓度，用来衡量抑制剂的抑制能力，能力越强，数值越低）Dapena-Mora,et al.Enzyme Microb Tech,2007 Fernandez 等人研究发现若将浓度为 20 mg/L 的氯霉素连续加入一个 ANAMMOX-SBR 反应器中，该反应器的 ANAMMOX 活性降低 25%，而 50 mg/L 的盐酸四环素同样使反应器活性降低25%。Fernandez,et al.Process Bioc

49、hem,2009,综上所述，在利用 ANAMMOX 工艺处理含有上述物质的含氮废水前应首先去除这些物质，或者降低这些抑制剂的浓度到临界抑制浓度以下。,Applications,抗生素对厌氧氨氧化菌的筛选作用,不同抗生素对ANAMMOX菌活性的抑制情况,氧四环素对ANAMMOX菌的抑制作用最明显，其次是氯霉素，而阿莫西林对ANAMMOX菌活性的抑制最低。,以往多项研究证实，阿莫西林（1.0 mM）、氯霉素（0.07 mM）和氧四环素（0.1 mM）能够通过抑制细胞壁的合成或抑制蛋白的形成从而强烈抑制DNB、AOB、NOB的生长。结合本研究结果，阿莫西林可以通过特异性干扰作用，抑制AOB等这些AN

50、AMMOX菌的竞争菌种，从而加速ANAMMOX菌的富集，达到筛选ANAMMOX菌的目的。,Applications,SRT的影响,ANAMMOX 菌的世代时间长，这对厌氧氨氧化反应器的启动十分不利。一般说来，由于 ANAMMOX 菌的增殖速率很慢，选择较长污泥龄（SRT）对于启动厌氧氨氧化系统而言是有利的。但有研究表明，较长 SRT 并不利于缩短反应器的启动时间和控制 ANAMMOX 菌的增殖速率。,Van der Star 等人在利用MBR 富集培养 ANAMMOX 菌时发现，当 SRT 分别为 16 天和 12 天时，ANAMMOX菌的世代时间分别为 11 天和 8.3 天，且 ANAMM