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现在厌氧氨氧化到底有多热?——发现、发展历程

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-09-09  来源:anammox  浏览次数:610
 目前在国内外水处理行业,厌氧氨氧化已经是家喻户晓的概念。我们都知道厌氧氨氧化能成功减少污水厂六成的能源消耗、节省一至两倍的开销,也减少了九成的二氧化碳排放,成为当下国际上研究最为火热的课题。但是,我们对厌氧氨氧化真的非常了解吗?第一个发现厌氧氨氧化的人是谁、谁又是第一个建立厌氧氨氧化实际工程……下面让小编带你一起涨姿势。

一、厌氧氨氧化究竟有多热

在目前的污水处理领域,如果说不知道厌氧氨氧化技术,真觉得有点不好意思。

(1)厌氧氨氧化是未来概念厂的核心技术

降低能耗:由于厌氧氨氧化工艺是在厌氧条件下直接将氨氮和亚硝氮转化成氮气,同时在好氧段只需将氨氮氧化为亚硝氮,省略后续亚硝氮氧化为硝态氮,所以节省了曝气量。

能源回收:厌厌氧氨氧化菌将传统反硝化过程所需的外加碳源全部省略,污水中的有机物可最大限度的进行回收产甲烷,而不是被氧化成二氧化碳。产生的甲烷又可以作为能源重新利用,从而使污水变废为宝,成为“液体黄金”。

因此说,厌氧氨氧化的出现使得污水处理厂从耗能除污的末端,有机会转化为零能耗或者能量输出的化工厂。

(2)厌氧氨氧化获得了第五届“李光耀水源荣誉大奖”

荷兰专家Mark vanLoosdrecht成为“第五届李光耀水源奖”得主。《联合早报》记者黎远漪报道,马克˙梵˙洛斯德莱特(Mark van Loosdrecht)对厌氧氨氧化技术的发明已广受多国的采纳,而公用事业局在两年前也已在樟宜水供回收厂就这个方法进行实验性测试计划,至今的测试结果相当正面,发言人预计若进展一切顺利,可在一年内进行更大规模的测试。

第五届李光耀水源奖(右一为Mark van Loosdrecht)

(3)厌氧氨氧化近年来学术文章的发表数量呈井喷姿态

下图是web of science 中以anammox检索的文献数量。图中可以看出,从1996年第一篇有关厌氧氨氧化的文章问世,一直到2014年刊载243篇,厌氧氨氧化文章年发表量呈指数增长。可见厌氧氨氧化技术目前在国际上研究是多么火热。

二、“五个1”说明厌氧氨氧化的发现到底有多偶然

1 个100年以来的观点

长期以来大家都认为氨氮只能在有氧的条件下被氧化,根本不相信有厌氧氨氧化的存在。因此对于此观点,就需要非常大的勇气去质疑。

1 个很容易被忽视的预测

1979年,Broda发表了厌氧氨氧化反应可能存在的预测。但是“不是很多人看了这个文献,看过这个文献的人也不一定记得”。甚至有人尝试富集,但是没有成功。

1 个富集了厌氧氨氧化菌的反应器。

事实证明,在某些运行的高氨氮废水处理工程中,厌氧氨氧化现象会自然发生。但是对于不明的氮损失,大家或倾向于忽视,或倾向于用原有理论解释。大家想想青霉素发现的故事就可以理解了。

1 次工程界和科研界的会晤。

发现厌氧氨氧化现象的工程师Mulder,有着敏锐的洞察力,将Anammox申请为专利。更重要的是,他想用科学来解释这个现象。于是和戴尔福特大学教授Kunen就此事交换了意见。从后续的事情来看,这次会面完全改写了历史的发展过程。

1 个有能力和有魄力的科学家

Kuene一直是小编的偶像之一。Kuene与Mulder交谈完后,说“我记得我在10年前读过一篇报道该现象的文章”。(这也太牛了,上星期的文献小编基本都不记得)。Kuene的回忆使他产生了研究兴趣,更重要的是,他有钱有实验室还有博士生。他开始着手研究,他自己的女博士生格拉芙也显得异于常人的勇气,接受了对当时认为不存在的微生物的研究,幸运的是真发现了厌氧氨氧化,并取得了成功。最后,为了对科学家Gijs Kuenen的纪念,国际上将厌氧氨氧化菌的第一个鉴定的菌属命名为Candidatus “Kuenen”。

写到这里小编突然想起Malcolm Gladwell的《UTLIERS - The Story ofSuccess》书中对于成功的定义:历史的发展总是很难预测,你不知道接下来哪里会有突破,这里面有智慧,勤奋,也有一定的运气。

三、厌氧氨氧化的爆炸性效应

这个发现就像在悬崖上滚落的雪球,从此全球氮素循环,生命演替历程,污水处理发展都发生了翻天覆地的变化。

首先,厌氧氨氧化菌的出现“模糊了细菌的定义”。因为DNA的研究将它们明确归类为细菌属,但是他们的内部细胞器使它们更像真菌。同时,该微生物细胞壁中缺少刚性聚合肽聚糖,这使得它们又类似于单细胞膜的古菌。所以Strous说“它们的出现模糊了细菌的定义”。

其次,厌氧氨氧化现象的发现,使全球氮循环也发生变化,因为厌氧氨氧化在整个循环过程中走了个捷径,创造了一个由氨和亚硝直接转换成氮气的途径。

最后,厌氧氨氧化技术一旦成熟,那么它将以其自身强大的优势迫使“污水处理工艺的改变”。

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