好氧氨氧化與厭氧氨氧化耦合顆粒污泥完全自營(yíng)養(yǎng)脫氮與傳統(tǒng)的硝化反硝化過(guò)程相比可以減少60%以上的O₂消耗并且不消耗COD,能大幅減少?gòu)U水生物脫氮過(guò)程的能量消耗和CO₂排放量。論文通過(guò)EGSB連續(xù)運(yùn)行試驗(yàn)、SBR反應(yīng)器間歇實(shí)驗(yàn)和分子生物學(xué)測(cè)試,以及完全自營(yíng)養(yǎng)脫氮?jiǎng)恿W(xué)模型研究與模擬優(yōu)化等方法,研究好氧厭氧氨氧化耦合顆粒污泥完全自營(yíng)養(yǎng)脫氮機(jī)理,優(yōu)化顆粒污泥生物反應(yīng)器的運(yùn)行條件,研究添加微量NO₂條件下限制DO曝氣方法強(qiáng)化生物反應(yīng)器完全自營(yíng)養(yǎng)脫氮特性等,論文得到如下主要研究結(jié)果:①在EGSB反應(yīng)器中接種厭氧顆粒污泥,采用間歇進(jìn)水、間歇出水方式運(yùn)行210天,成功啟動(dòng)了厭氧氨氧化反應(yīng)器。在總氮容積負(fù)荷為0.11 kg/（m3·d）下,氨氮去除效率達(dá)75%,亞硝酸鹽氮去除效率達(dá)85%,污泥顏色由原來(lái)的黑色漸漸變?yōu)樽厣?形成新的厭氧氨氧化污泥顆粒粒徑較小。氨氮、亞硝酸鹽氮去除量和硝酸鹽氮生成量的比例為1:1.1:0.18。在對(duì)厭氧氨氧化過(guò)程電子流分析基礎(chǔ)上,建立了厭氧氨氧化細(xì)胞產(chǎn)率系數(shù)與NH₄⁺

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好氧氨氧化菌亞硝酸鹽氧化菌系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系

厭氧氨氧化菌與浮霉細(xì)菌等微生物的 16S rDNA 系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)如圖 1.2 所示。Ⅰ厭氧氨氧化菌，Ⅱ典型的浮霉細(xì)菌，Ⅲ其他相似的細(xì)菌圖1.2 厭氧氨氧化微生物16S rDNA系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)Fig 1.2 16S rDNA based phylogenetic tree of ANAMMOX bacteria② 厭氧氨氧化菌的生化反應(yīng)機(jī)制Jetten 等人結(jié)合同位素追蹤的結(jié)果以及厭氧氨氧化菌細(xì)胞透射電鏡的照片，提出了厭氧氨氧化細(xì)胞反應(yīng)模型[54]，如圖 1.3 所示。亞硝酸鹽在細(xì)胞質(zhì)中被還原成羥胺，并與氨反應(yīng)生成聯(lián)氨，聯(lián)氨在厭氧氨氧化體內(nèi)被氧化成氮?dú)狻捬醢毖趸^(guò)程中N2H4轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾倪^(guò)程是為了給NO2-還原為NH2OH 的反應(yīng)提供等量的電子。厭氧氨氧化過(guò)程中的氮元素的代謝途徑可能有兩種[44]，其一：由周圍是膜的酶復(fù)合體把氨和 NH2OH 轉(zhuǎn)化為 N2H4，N2H4則在外周胞質(zhì)內(nèi)氧化為氮?dú)狻＠脙?nèi)部電子轉(zhuǎn)移，酶復(fù)合體負(fù)責(zé) N2H4氧化，而在這種酶復(fù)合體的細(xì)胞質(zhì)位置上 NO2-被還原為 NH2OH。其二：氨和 NH2OH 在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)被一種周圍是膜的酶復(fù)合體轉(zhuǎn)化為N2H4

圖 1.7 生物膜 1D 概念模型Fig1.7 the 1D biofilm concept model反應(yīng)－擴(kuò)散理論建立的一維生物膜模型快速發(fā)展的同時(shí)，有學(xué)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)于生物膜的描述存在一些不合理的因素。物膜模型中假設(shè)生物量為連續(xù)介質(zhì)，因此模擬過(guò)程中生物膜中組分以及生物膜中的液相的模擬過(guò)程也是連續(xù)的，連續(xù)性的假構(gòu)具有不均勻性這一事實(shí)。而最新的研究也表明，生物膜實(shí)際牛頓型流體，非常容易變形，同時(shí)在生物膜表面還觀察到“蘑構(gòu)[111]，生物膜的不均勻性還表現(xiàn)在生物膜表層和內(nèi)部結(jié)構(gòu)有，生物膜表層的平均孔徑高達(dá) 1.7～2.7 μm ，而其內(nèi)層的孔徑僅隙率也從表層的 84%～93%降到內(nèi)層的 58%～67%[112]。一維模生物膜結(jié)構(gòu)上局部的異質(zhì)性[113,114]。Hermanowicz 等人根據(jù)生物，進(jìn)一步用分形幾何的方法研究了生物膜的形態(tài)特征[115]，結(jié)果的分形維數(shù)少于 3，并且分形維數(shù)在生物膜垂直于載體方向和平

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]氨氧化菌混培物在O2/微量NO2下的氨氧化動(dòng)力學(xué)[J]. 張代鈞,祖波,任宏洋,張萍,叢麗影,閻青.  環(huán)境科學(xué). 2008(01)
[4]NO2對(duì)顆粒污泥甲烷化動(dòng)力學(xué)特性的影響[J]. 張代鈞,任宏洋,祖波,白玉華.  環(huán)境工程學(xué)報(bào). 2007(12)
[5]pH控制生物膜移動(dòng)床反應(yīng)器完全亞硝化的研究[J]. 鄧嬪,李小明,楊麒,張少?gòu)?qiáng),曾光明,張昱,易龍生.  環(huán)境科學(xué). 2007(08)
[6]高銨氮廢水生物硝化過(guò)程抑制現(xiàn)象初探[J]. 趙宗升,馮娟.  環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào). 2007(08)
[7]溫度對(duì)ANAMMOX濾池的影響[J]. 陳永,李捷,張樹(shù)德,張杰.  重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2007(07)
[8]不同污泥源厭氧氨氧化污泥的比較[J]. 朱靜平,胡勇有.  環(huán)境工程學(xué)報(bào). 2007(06)
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