硝化細(xì)菌在廢水凈化中的應(yīng)用

1.背景

當(dāng)今經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展為人類帶來了更好的物質(zhì)生活條件，也帶來了一些環(huán)境污染問題。生活污水，工業(yè)污水和農(nóng)業(yè)污水污染了水體，這反過來給人類帶來健康問題，并影響水的生態(tài)平衡。其中，水體富營養(yǎng)化是水污染的普遍現(xiàn)象之一，氨氮濃度是處理富營養(yǎng)化污水的重要指標(biāo)。該生物反硝化法用于去除污水中的氨氮，具有操作簡單，成本低的特點(diǎn)，廣泛用于水產(chǎn)品的養(yǎng)殖和污水處理中。微生物中的氮循環(huán)主要由生物體內(nèi)的有機(jī)氮合成，氨化，消化，反硝化和固氮組成。污水中的氨氮通過硝化作用轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽；然后通過反硝化，最終產(chǎn)生氮?dú)?。硝化?xì)菌的硝化作用是生物脫氮應(yīng)用中氨氮轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵。因此，對硝化細(xì)菌的更深入研究對污水處理中氨氮的去除具有重要意義。本文探討了硝化細(xì)菌在廢水氨氮去除中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀。

2.硝化細(xì)菌的研究進(jìn)展

硝化細(xì)菌分為自養(yǎng)型和異養(yǎng)型。目前，自然界中發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)硝化細(xì)菌是自養(yǎng)硝化細(xì)菌，而異養(yǎng)硝化細(xì)菌則很少見。自養(yǎng)硝化細(xì)菌分為氨氧化細(xì)菌（AOB）和亞硝酸鹽氧化細(xì)菌（NOB）。這兩種細(xì)菌分別參與硝化的氨氧化和亞硝酸鹽氧化階段。 AOB和NOB有9屬20種。為了有效利用硝化細(xì)菌接種劑，來自自然界的研究人員進(jìn)行了豐富，培養(yǎng)，分離，純化，鑒定，包埋和固定化，擴(kuò)展培養(yǎng)以及混合細(xì)菌多樣性研究新發(fā)現(xiàn)菌株的生理特性和反硝化作用。機(jī)制。硝化細(xì)菌的研究領(lǐng)域包括細(xì)菌種類的分離與鑒定，代謝機(jī)制，基因水平研究，細(xì)菌制劑的制備，細(xì)菌種類的保存以及硝化細(xì)菌檢測技術(shù)的研究。目前，硝化細(xì)菌的研究已取得一定成果。例如，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)經(jīng)常采用人工喂養(yǎng)方法，魚和其他水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)品的排泄物導(dǎo)致水產(chǎn)養(yǎng)殖水中的氨和亞硝酸鹽超過標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)能力低下。定期輸入某些硝化細(xì)菌可以大大提高水產(chǎn)養(yǎng)殖用水的質(zhì)量，并為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)帶來更高的養(yǎng)殖效益。例如，在專門養(yǎng)殖觀賞性水生動植物的水族館和魚塘中，硝化細(xì)菌會及時清除魚身上的氨氮，亞硝酸鹽和其他有毒物質(zhì)。此外，利用硝化細(xì)菌，活性污泥法，生物濾池和生物膜法去除工業(yè)污水和生活污水中的氨氮也取得了一定的效果。

3.硝化細(xì)菌在廢水凈化中的應(yīng)用情況

硝化細(xì)菌主要用于處理水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水，工業(yè)廢水和生活污水，其中氨氮和亞硝酸鹽含量過多。硝化細(xì)菌廣泛用于廢水生化處理過程中。傳統(tǒng)的工藝包括A / O法，A2 / O法，接觸氧化法，SBR法等。此外，新的生物脫氮技術(shù)也在研究和開發(fā)中，包括厭氧氨氧化技術(shù)，硝化和反硝化技術(shù)以及短程硝化和反硝化技術(shù)。

4. 硝化細(xì)菌污水應(yīng)用瓶頸

硝化細(xì)菌的研究已經(jīng)進(jìn)行了一百多年，但是硝化細(xì)菌的工業(yè)應(yīng)用技術(shù)仍然存在問題。在污水凈化應(yīng)用中仍然存在一些技術(shù)瓶頸。

（1）自身因素的局限性。當(dāng)前發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)硝化細(xì)菌是自養(yǎng)的和少數(shù)異養(yǎng)的。自養(yǎng)硝化細(xì)菌具有長的繁殖和繁殖周期

（10h以上），生長緩慢，自然條件下硝化細(xì)菌富集培養(yǎng)和馴化的時間長，有效細(xì)胞濃度低，而單個菌株的擴(kuò)增培養(yǎng)具有較高的細(xì)胞濃度，但其硝化作用是不如豐富培養(yǎng)菌株。另外，異養(yǎng)硝化細(xì)菌比自養(yǎng)細(xì)菌具有更長的生長周期，但它們更適應(yīng)生長環(huán)境。

（2）外部因素的局限性。工業(yè)應(yīng)用中硝化細(xì)菌的硝化作用不僅受其自身特性的影響，而且細(xì)菌的生長和繁殖對外部因素也更加敏感。例如，溫度，pH值，DO，C / N，有機(jī)物濃度，消毒劑[8]，有毒物質(zhì)和重金屬[9]將直接影響硝化細(xì)菌的硝化作用。

綜上所述，目前市場上硝化細(xì)菌種類繁多，硝化作用不均，大多采用生物直接注射法。硝化細(xì)菌的凈化效果不僅受生長環(huán)境的影響，而且主要受細(xì)菌特性的影響。就治療效果而言，家用接種劑去除氨氮的效果是中等的。雖然有些進(jìn)口產(chǎn)品效果比較顯著，但價格高。其中，新興市場和諾維信擁有最大的商業(yè)接種劑市場份額。市場上可買到的硝化細(xì)菌是復(fù)合接種劑，包含多種具有不同功能的細(xì)菌成分，例如光合接種劑，枯草芽孢桿菌等。盡管進(jìn)口的復(fù)合細(xì)菌劑效果良好，但它們并非工業(yè)應(yīng)用的目標(biāo)，需要定期添加細(xì)菌劑保持。所有出售的細(xì)菌制劑都是按照固定比例的細(xì)菌類別制備的。但是，在處理不同的污水時，由于水質(zhì)和生長條件的不同，復(fù)合細(xì)菌中的某些成分不僅可以在這種條件下生長繁殖，而且還可能在短時間內(nèi)腐爛而沒有效果。在污水處理中。因此，在復(fù)合細(xì)菌劑的實際應(yīng)用中，部分細(xì)菌劑是無效的，在一定程度上浪費(fèi)資源。原因是注射的細(xì)菌劑無法適應(yīng)生長環(huán)境，也無法與外界反應(yīng)。它很難生長和繁殖，并逐漸腐爛。因此，它不能長時間保持良好的硝化能力并保持良好的氨氮去除效果。如何獲得能夠在不同的極端條件下適應(yīng)生長的硝化細(xì)菌菌株，例如具有耐酸，耐堿，耐高溫，耐低溫，耐鹽濃度高和DO耐受性低的遺傳特征的菌株。當(dāng)務(wù)之急。這樣，根據(jù)處理后的污水的特性制備細(xì)菌劑，以確保細(xì)菌種的準(zhǔn)確有效放置，使細(xì)菌種可以在處理目標(biāo)污水中生長繁殖，持續(xù)保持一定的硝化作用能力強(qiáng)，達(dá)到連續(xù)純化的效果。

5.發(fā)展前景

硝化細(xì)菌接種物是一種安全性更高的接種物。硝化細(xì)菌在污水處理中的應(yīng)用需要更深入的研究，以獲得更有效的工程應(yīng)用效果。獲得硝化細(xì)菌接種體，其生長和繁殖周期較短，有利于擴(kuò)大栽培，增強(qiáng)硝化活性和適應(yīng)性。根據(jù)不同的污水水質(zhì)，選擇最佳細(xì)菌種類，配制更高效的復(fù)合細(xì)菌，使其迅速適應(yīng)污水環(huán)境，生長繁殖，保持更持久，高效的氨氮去除效果。研究人員甚至可以通過遺傳手段整合硝化細(xì)菌的優(yōu)勢基因，以增強(qiáng)細(xì)菌因子對生長環(huán)境的適應(yīng)性，提高細(xì)菌因子的有效性，降低污水處理成本，并提高去除氨氮的環(huán)保技術(shù)水平。