厭氧氨氧化菌在不利pH值下的活性分析

陳福坤沈莎鄧海濤

(1.廣西春暉環(huán)保工程有限責(zé)任公司， 廣西 柳州 545001；

2.廣西生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 廣西 柳州 545003)

厭氧氨氧化菌在不利pH值下的活性分析

陳福坤1，2沈莎1鄧海濤1

(1.廣西春暉環(huán)保工程有限責(zé)任公司， 廣西 柳州 545001；

2.廣西生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 廣西 柳州 545003)

探究初始pH=8.0-9.4，AAOB活性隨時(shí)間的變化情況。研究表明，pH=8.0-8.4，AAOB保持較高活性； pH=8.5-9.0，AAOB9天內(nèi)保持正常活性，超過10天，活性快速下降；pH ＞9.0，AAOB活性會立即受到抑制。

AOB；游離氨；活性 ；抑制

自從荷蘭學(xué)者發(fā)現(xiàn)厭氧氨氧化菌(Anaerobic ammonia oxidizing bacteria，簡稱AAOB)，諸多學(xué)者對厭氧氨氧化反應(yīng)進(jìn)行了大量的研究[1]，發(fā)現(xiàn)pH值對厭氧氨氧化過程有明顯影響，但眾多研究主要是針對不同pH值下厭氧氨氧化速率的變化情況，鮮見AAOB在pH=8.0-9.4時(shí)，其活性隨時(shí)間的變化規(guī)律的研究報(bào)道。該實(shí)驗(yàn)研究了pH=8.0-9.4時(shí)， AAOB活性隨時(shí)間的變化規(guī)律。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)裝置

反應(yīng)器采用經(jīng)遮光處理的玻璃瓶(1L)，置于恒溫振蕩箱(30℃)，接種厭氧氨氧化污泥(MLVSS=3000mg.L-1)，試驗(yàn)采用模擬廢水，經(jīng)排水法收集N2。

1.3 試驗(yàn)原理與方法

厭氧氨氧化是將氨氮氧化為氮?dú)獾纳锓磻?yīng)過程，通過收集生成的N2，來判定AAOB活性。反應(yīng)器容積負(fù)荷NH4+-N=40mg.(L.d)-1、NO2--N=50mg.(L.d)-1，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，本試驗(yàn)產(chǎn)生的最大N2體積為64mL。實(shí)驗(yàn)共15個(gè)周期，每周期為1d，每個(gè)周期開始時(shí)，調(diào)節(jié)反應(yīng)器pH，使初始pH分別為8.0、8.5、8.7、9.0，分別對應(yīng)1至4號組；每個(gè)周期步驟：進(jìn)水-投加基質(zhì)-調(diào)節(jié)pH-吹脫DO-反應(yīng)-記錄產(chǎn)氣量-排水(排水比為1：2)。

2 結(jié)果與討論

2.1 初始pH=8.0對AAOB的影響

反應(yīng)器產(chǎn)氣量始終在55.5-60mL之間，比較穩(wěn)定，反應(yīng)結(jié)束時(shí)pH=8.4，說明pH=8.0-8.4時(shí)，AAOB活性較高，未受pH的影響。

2.2 初始pH=8.5對AAOB的影響

反應(yīng)器前10天產(chǎn)氣量在55mL以上，第11天開始逐漸減少，第15天減少至33mL，反應(yīng)結(jié)束時(shí)pH=8.9，說明pH=8.5-8.9時(shí)，AAOB有一定的抵抗力，10天內(nèi)活性未受明顯抑制，但多于10天，活性則會快速下降。

2.3 初始pH=8.7對AAOB的影響

反應(yīng)器前9天產(chǎn)氣量在55mL以上，第10天開始快速減少，第15天減少至10.5 mL，反應(yīng)結(jié)束時(shí)pH=9.1，說明pH=8.7-9.1時(shí)，AAOB有一定的抵抗力，9天內(nèi)活性未受明顯抵制，但多于9天，活性則會急速下降。由于和2號組在pH范圍上有一半的重疊，活性表現(xiàn)出了相似性，但是一旦活性表現(xiàn)出受抑制，3號組產(chǎn)氣量下降的速度顯著較快。

2.4 初始pH=9.0對AAOB的影響

反應(yīng)器一開始產(chǎn)氣量就逐漸減少，只是前10天減少較為緩慢，之后則快速減少，第15天低至6.2mL，反應(yīng)結(jié)束時(shí)pH=9.4，說明pH=9.0-9.4時(shí)，AAOB活性迅速受到抑制，10天后幾乎全部中毒。

2.5 討論

pH＞8.5，AAOB開始受抑制，氨氮以NH4+及NH3的形態(tài)存在；

(1)當(dāng)pH作為控制因素時(shí)，不同的pH對應(yīng)不同的游離氨濃度，游離氨對AAOB有一定的抑制作用[2]，不同的濃度對應(yīng)不同的抑制程度，所以各組反應(yīng)器表現(xiàn)出的產(chǎn)氣量減少規(guī)律各不相同；

(2)pH相對較高的情況下，反應(yīng)初期氨氮濃度較高，反應(yīng)器內(nèi)有較高的游離氨生成，有研究指出游離氨的積累，會破壞細(xì)胞膜兩側(cè)的pH梯度，部分瓦解膜電位，對AAOB產(chǎn)生毒性，從而導(dǎo)致了AAOB被抑制甚至死亡[3]。說明pH大于8.5，游離氨開始達(dá)到抑制AAOB活性的濃度，時(shí)間久的話將會導(dǎo)致細(xì)胞死亡；所以在工程應(yīng)用中，pH在8.5-9.0之間，應(yīng)在9天內(nèi)將反應(yīng)器pH值調(diào)整到最佳區(qū)間，而pH大于9.0時(shí)，反應(yīng)器pH值應(yīng)該立刻調(diào)整到最佳區(qū)間，否則將迅速導(dǎo)致菌群的死亡。

3 結(jié)論

(1)厭氧氨氧化反應(yīng)為致堿反應(yīng)，在反應(yīng)過程中pH會升高，在此實(shí)驗(yàn)條件下，一個(gè)周期pH升高0.4。

(2)pH=8.0-8.4時(shí)，AAOB保持較高活性；pH=8.5-9.0時(shí)，AAOB活性開始受到抑制，但9天內(nèi)仍能保持正常活性，超過10天，活性快速下降；pH＞9.0，AAOB活性立即受到抑制。

[1]陳重軍,王建芳,張海芹，等.厭氧氨氧化污水處理工藝及其實(shí)際應(yīng)用研究進(jìn)展[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào),2014,23(3):521-527.

[2]陳宗姮,徐杉杉,李祥，等.pH對厭氧氨氧化反應(yīng)脫氮效能的影響[J].化工環(huán)保,2015,35(2):121-125.

[3]林琳,堵國成,陳堅(jiān)等.電子受體及中間產(chǎn)物對厭氧氨氧化的影響[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào),2003,9(2):200-202.