摘要：传统氮去除方法虽被广泛应用于市政污水处理领域，但其能耗高和碳足迹大的问题日益凸显。厌氧氨氧化（ANAMMOX）作为新兴的生物处理技术，强调利用特定微生物在无氧条件下将氨直接转化为氮气，能源需求较低，温室气体排放较少。然而，该过程的实际应用受限于操作条件的严格要求和对微生物活性的高度依赖。文章就厌氧氨氧化微生物在市政污水处理中的作用展开系统的实验研究，以期为该技术在实际应用中的问题提供解决方案，推动该技术在环保领域得到广泛应用。

　　关键词：厌氧氨氧化；微生物；市政污水处理

　　全球水资源日益紧张和环境保护需求变化推动了污水处理技术的快速发展。氮作为导致水体富营养化的主要因素，其去除成效已成为评估污水处理效率的关键标准。传统氮去除技术虽效果显著，但操作复杂、能耗较高，过分依赖有机碳源，且温室气体排放量相对较高，与当前全球性的环保和可持续发展战略存在一定的矛盾[1]。近年来，厌氧氨氧化（ANAMMOX）过程因具备独特的环境效益受到广泛关注。厌氧氨氧化过程是新型的生物氮去除技术，其能在无外源碳的条件下直接将氨氮转化为氮气。该过程由一群特殊的自养微生物实现，其能够将氨氮和亚硝酸盐当作电子供体和电子受体进行代谢[2]。文章就厌氧氨氧化(ANAMMOX)微生物在市政污水处理中的作用及优化展开研究，以期为相关领域提供一定的理论支持和实践指导。

　　1实验设计

　　1.1实验设备

　　实验设备配置旨在精确控制和模拟市政污水处理的环境条件，评估厌氧氨氧化效率。实验主要使用专为厌氧和微氧条件设计的封闭反应器。该反应器具备可调节的温度、pH控制系统，可维持实验过程中环境条件的稳定性。为监控溶氧水平和氮化合物质量浓度，反应器配备了在线传感器和自动取样装置，以实时收集数据，精确监控氨氮、亚硝酸盐和氮气的转化过程。另外，系统还包括高效的搅拌机制，可确保反应混合均匀，促进厌氧氨氧化菌生长，强化氮去除效果。

　　1.2实验条件设定

　　实验中设置的关键条件如表1所示。

　　条件设定基于厌氧氨氧化微生物的环境敏感特性。温度选择显示，厌氧氨氧化细菌在30、35℃展现出较高的代谢活性。在该温度下，微生物能有效进行氨氮转化。此外，pH 7.5~8.0能够保证细胞内的酶保持最佳活性，提高亚硝酸盐与氨的反应效率。过高的溶氧水平可能会抑制厌氧氨氧化反应并促进传统的硝化过程。因此，溶氧量应控制在极低水平（小于0.5 mg/L）。

　　2实验结果

　　2.1温度、pH和溶氧量对厌氧氨氧化效率的影响在300氨氮初始质量浓度(mg/L)视域下，不同环境条件下，厌氧氨氧化反应的效果如图1所示。

　　研究发现，温度和溶氧量对厌氧氨氧化过程影响显著。与30℃相比，35℃下的氨氮和亚硝酸盐的去除率更高，表明较高的温度有助于提升厌氧氨氧化细菌的代谢活性和整体反应效率。同时，pH为7.5时，氨氮和亚硝酸盐的去除效率较8.0时更为理想，这可能是因为在略偏酸的环境中，厌氧氨氧化细菌的酶活性得到了更好的表现。关于溶氧量的影响，数据显示，在溶氧量为0.1 mg/L时，氨氮和亚硝酸盐的去除率均高于溶氧量为0.5 mg/L时，表明较低的溶氧量有利于维持厌氧氨氧化过程中的厌氧环境。过多的氧气注入不仅会干扰厌氧氨氧化细菌的活性，还会发生硝化等不需要的反应过程，从而影响氨氮去除效率。总之，适宜的温度和pH，以及控制得当的低溶氧环境，是优化厌氧氨氧化过程的关键因素。通过精细调控相关参数，可显著提高厌氧氨氧化过程在市政污水处理中的应用效率，进一步推动该技术的商业化和实用化。

　　2.2微生物群落响应与塑料载体的使用效果

　　文章引入了塑料载体，监测了微生物群落的动态变化及处理效率。试验周期为30 d，实验结果如表2所示。

　　与无载体相比，实验涉及的塑料载体显著提高了氨氮去除效率，促进了微生物增长。特别是生物降解塑料载体，在实验周期内，显示出较高的氨氮去除率和微生物增长率，这可能是因为其具有较高的生物相容性和表面特性，能够提供优越的微生物附着和生长环境。聚丙烯（PP）载体也表现出较高的效率，其较大的表面积为微生物提供了广阔的生长空间，增加了处理系统的生物量，直接影响了氨氮转化效率。相比之下，聚乙烯（PE）虽也提升了处理效果，但仍略低于聚丙烯和生物降解塑料。结果表明，塑料载体的使用可显著提升厌氧氨氧化效率，选择合适的载体材料并优化其物理特性，可进一步增强市政污水处理系统的性能。此外，载体的引入也改善了微生物的生存环境，通过增加系统的总生物量，提高了整体处理能力。

　　3优化策略

　　3.1微生物群落结构的调整

　　通过精细调控群落结构，可显著提高系统的稳定性和氮去除性能[3]。调整微生物群落结构主要侧重于增强厌氧氨氧化菌的比例和活性，同时抑制可能产生负面影响的其他微生物。调整微生物群落结构需要通过优化操作条件来实现。反应器内的温度、pH和溶氧量会直接影响厌氧氨氧化菌的生长环境，影响其在微生物群落中的优势地位。例如，通过维持较低的溶氧量和适中的pH，可有效支持厌氧氨氧化菌增长并抑制其他竞争性微生物生长，进而有效促进氨氮和亚硝酸盐转化。另外，微生物群落结构调整也可通过生物技术手段实现，如使用特定的生物载体或添加微生物接种剂等。生物载体可以提供物理支撑，使厌氧氨氧化菌能够在其表面形成稳定的生物膜，并通过对其表面进行特殊处理促进特定菌种的附着和生长。

　　3.2反应器设计与操作参数的优化

　　3.2.1反应器设计

　　在厌氧氨氧化过程中，反应器的设计直接影响微生物群落的活性和系统的整体处理效率。厌氧氨氧化反应器的设计需考虑多方因素，包括给予充分的接触时间、优化流体动力学条件，以及提供适宜的生化环境，以促进厌氧氨氧化菌生长并保持活性。一方面，厌氧氨氧化反应器的设计必须确保反应混合均匀，避免产生死区，从而维持反应器内微生物群落的均一性。均匀的混合可通过增设搅拌装置或采用上流或循环式流反应器的设计来实现。这些设计有助于实现氨氮和亚硝酸盐等底物在反应器内的均匀分布，提高反应效率。同时，为提高厌氧氨氧化反应的稳定性和可控性，反应器可设计为分段操作或配备多阶段处理区域。这种设计可使水在进入反应器前经过预处理，调节pH或温度后，再进入主反应区。分段设计不仅可有效控制每一阶段的反应条件，还有助于提高整体反应的灵活性和适应性。

　　3.2.2操作参数优化

　　温度对厌氧氨氧化细菌的活性具有显著影响，其理想操作温度为30、35℃。在该温度下，厌氧氨氧化细菌可达到较高的代谢活性，有效提升氨氮转化率。然而，在气候较冷或季节变化显著的地区，需要采用温控措施来保持反应器内温度稳定。在pH方面，将pH维持在7.5~8.0可为厌氧氨氧化细菌提供最佳生长环境，支持其正常生长和活动。pH过高或过低都可能抑制细菌活性，影响氨氮转化效率[4]。另外，鉴于厌氧氨氧化要在厌氧条件下进行，需要将溶氧量维持在极低水平（一般低于0.5 mg/L）。该条件可通过使用密闭反应器和减少曝气来实现，以防止氧气对厌氧氨氧化过程造成干扰。

　　4结论

　　文章系统探讨了厌氧氨氧化（ANAMMOX）过程在市政污水处理中的应用，验证了厌氧氨氧化过程在提高氮去除效率方面的显著优势。精确控制相关参数，能显著提升氮去除效率，增强该过程的稳定性和可靠性。同时，文章采用的塑料载体对于微生物群落的形成和维持具有促进作用，可进一步增强厌氧氨氧化效率。未来，应进一步探索厌氧氨氧化过程中微生物的相互作用、长期运行的稳定性及其对环境变化的响应机制，以充分发挥其在现代污水处理中的应用潜力。

　参考文献

　　［1］孙颖,郭辉.厌氧氨氧化工艺在污水处理中的应用分析［J］.工业微生物,2024,54(4):184-187.

　　［2］程浩东,尤彬锋,尚永群.泥水平衡顶管在深埋市政污水管施工中的应用［J］.城市建筑空间,2023,30(S1):353-354.

　　［3］王宝玉,朱武卫,付文震,等.厌氧氨氧化工艺在主流污水处理中的应用及其调控研究进展［J］.水处理技术,2024,50(1):20-25.

　　［4］周力,陈俊江,张星星,等.主流城市污水厌氧氨氧化处理工艺研究进展［J］.环境科学与技术,2023,46(8):144-154.