文档介绍：厌氧氨氧化的前世今生
制作人:左晓娜
厌氧氨氧化的发现
1
厌氧氨氧化的原理
2
实验装置
3
Table of Contents
内容大纲
厌氧氨氧化的发现
Part 1
厌氧氨氧化的发现
1 Broda的预言
1977年,奥地利理论化学家Broda根据化学反应热力学,预言自然界存在以硝酸盐或亚硝酸盐为氧化剂的氨氧化反应,因为与以氧为氧化剂的氨氧化反应相比,它们释放出的自由能一点也不逊色。
1 2NH4+3O2 2NO2-+2H2O+4H+
2 NH4+NO2 N2+2H2O
3 5HN4+3NO3 4N2+9H2O+2H+
既然自然界存在自养型亚硝化细菌,能够催化反应1,那么理论上也应该存在另一种自养型细菌,能够催化反应2和反应3。由于当时这种细菌还没有被发现,所以,Broda 认为它们是隐藏于自然界的自养型细菌。
Mulder的发现
20世纪80年代末,荷兰Delft工业大学开始研究三级生物处理系统。在试运期间,Mulder等人发现,生物脱氮流化床反应器除了进行人们所熟知的反硝化外,还进行着人们未知的某个反应使氨消失了。进一步观察发现,除了氨不明去向外,硝酸盐和亚硝酸盐也有一半以上不明去向。
而且伴随着氨与硝酸盐(亚硝酸盐)的消失,产气率大幅度提高,气体中的最主要的成分为N2。
对生物脱氮流化床反应器所做的氮素和氧化还原平衡发现,氨与硝酸盐之间的反应基本上按照反应3所预期方式进行。理论值与实测值非常接近。
为了对这一反应结果进行确认,Mulder等人进一步做了分批培养实验。实验证明,氨确实与硝酸盐同步转化;硝酸盐耗尽时,氨转化也停止;添加硝酸盐后,氨转化继续进行。伴随氨和硝酸盐的转化,累计产气量增加;转化停止时,累计产气量不变。气体的主要成分是N2。
至此,Mulder等人认为,生物脱氮流化床反应器中的氨和硝酸盐转化是按Broda所预言的方式进行的,并将其称为厌氧氨氧化。
Part 2
厌氧氨氧化的原理
Graff等采用15N的示踪实验研究表明,Anammox是通过生物氧化的途径实现的,过程中最可能的电子受体是羟胺(NH2OH),并推测出其代谢途径:
先将NO2-转化成NH2OH,再以NH2OH为电子受体将NH4+氧化生成N2H4;N2H4转化成N2,并为NO2-还原成NH2OH提供电子;实验中有少量NO2-被氧化成NO3-。
厌氧氨氧化涉及的化学反应为:
NH2OH + NH3 → N2H4 + H2O
N2H4 → N2 + 4[H]
HNO2 + 4[H] → NH2OH + H2O
原理
Part 3
新型脱氮工艺
SHARON-ANAMMOX工艺
故事章节
过渡页
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