4. 结论 14

参考文献 14

1. 引言

厌氧氨氧化（anammox）是在厌氧条件下，以亚硝酸盐为电子受体，将氨氧化成氮气的过程[1, 2]。然而，厌氧氨氧化细菌生长缓慢，其倍增时间为11天[3]，这严重限制了该工艺的工程化应用[3, 4]。为了克服这个缺陷，可以对培养条件进行适当优化[5, 6]。

一些金属元素对微生物生长至关重要，Karadag和Puhakka在试验中发现废水中添加50.0mg/L Fe2+和25.0mg/L Ni2+可以71.0％的氢气产量[7]。张蕾等[6]发现进水中加入4.2mg/L Fe2+后，氨氮和亚硝氮的去除率分别是控制组（不加Fe2+）的1.8和1.6倍。

    Jetten等[8]报道20-43 °C是厌氧氨氧化菌适宜的温度范围。因此，对于温度长期处于20 °C以下的地区，如果不对温度进行加热调控，很难实现工业化应用。有研究表明较低的温度下厌氧氨氧化反应器能够正常运行，但是当环境温度在20 °C以下时，反应器容积氮去除负荷（NRR）通常都在1.0kgN/m3/d以下[9-12]。因此，如何在低温的条件下通过培养条件的优化提高反应器的性能成为一项有意义的研究。

    本研究的目的是：（1）通过批次试验研究Fe3+、Cu2+、Ni2+对厌氧氨氧化活性（SAA）的短期影响；（2）通过响应面确定最优Fe3+、Cu2+、Ni2+投加剂量并在反应器内进行连续流添加试验，探究反应器脱氮性能提升效果离子；（3）研究Fe3+对低温运行厌氧氨氧化反应器性能的影响。

2. 材料和方法

2.1. 试验装置和试验条件

试验装置为4个构型和尺寸一致的上流式厌氧污泥床反应器，有效体积为1 L，共运行97天。反应器初始水力停留时间（HRT）设定为3 h，氨氮和亚硝氮始终固定在280 mg/L。其中R0和R1置于常温实验室内，R0为对照反应器，进水中不添加金属离子，R1用于试验，废水中添加Fe3+-Cu2+- Ni2+储备液，其余成分均与R0相同；R2和R3置于35±1 °C恒温室中，R2作为对照反应器进水中不添加金属离子，R3用于试验，在废水中添加Fe3+-NTA储备液，其余成分均与R2相同。

2.2. 接种污泥和模拟废水

反应器接种污泥取自实验室稳定运行的厌氧氨氧化反应器，反应器接种污泥后悬浮固体(SS)和挥发性悬浮固体(VSS)分别为11.1g/L和8.2 g/L。试验所用废水为模拟废水，由基质、无机盐缓冲液和微量元素组成。氨氮和亚硝氮分别以(NH4)2SO4和NaNO2的形式提供，并按需添加。无机盐缓冲溶液由10.0mg/L NaH2PO4，58.6mg/L MgSO47H2O，5.7mg/L CaCl22H2O，和840.0mg/L KHCO3构成。4个反应器内微量元素浓缩液均为1.25 mL/L，R1和R3分别添加Fe3+-NTA储备液和Fe3+-Cu2+-Ni2+储备液2.5 ml/L，其组成为：

微量元素浓缩液（g/L）：ZnSO4·7H2O 0.430, CoCl2·6H2O 0.240, MnCl2·4H2O 0.990, NaMoO4·2H2O 0.220, H3BO4 0.014。

Fe3+-NTA储备液（g/L）：NTA 5.021, Fe2(SO4)3·XH2O 5.257。

Fe3+-Cu2+-Ni2+储备液（g/L）：Fe2(SO4)3·XH2O 9.443, NiCl2·6H2O 1.791, CuSO4·H2O 1.844。