厌氧氨氧化脱氮技术虽然具有很大的优势,但其生长缓慢,启动周期长,一定程度上制约了其大规模的工程应用。为解决这一难题,大量研究者对如何强化厌氧氨氧的活性进行了探索,主要有以下几种方法:
(1)磁场
磁场会对微生物的细胞结构和代谢过程关键酶的活性产生影响。在研究磁场对厌氧氨氧化脱氮性能的影响试验中发现,磁场强度为 16.8~95 mT时,厌氧氨氧化活性高于对照组,在 60 mT 条件下长期运行,该反应器的 NH4+去除负荷可以提高 30%,反应器启动时间缩短 25%。
(2)电场
外加电场可以加快厌氧氨氧化反应过程电子的传递,从而提高其活性。研究发现在厌氧氨氧化反应器中加入铁-石墨电极,电压小于 0.6V 时,厌氧氨氧化脱氮能力随电压的增加而提高,启动时间相比对照组缩短 24%,总氮去除负荷提高 1.24倍。试验表明,在电压为2 V/cm 时,外加电场时间从 3 h 增加到 9 h,厌氧氨氧化总氮去除速率不断增加,相比对照组,最高氮去除负荷可以提高 38.7%。
(3)低强度超声
超声可以增强细胞膜的通透性,加快电子传递和物质交换,并且可以增加生活酶和胞外聚合物含量,因此可以促进厌氧氨氧化的活性。试验发现在超声频率为 25 kHz、强度为 0.3 W/cm2、辐射时间为 4 min 时,厌氧氨氧化反应器的总氮去除速率增加 25.5%左右。在考察低温条件下低强度超声对厌氧氨氧化 UASB 反应器脱氮性能影响试验时发现,在超声频率为 27 kHz、强度为 0.7 W/cm2、辐照时间为 0.19 min 时,UASB 反应器的总氮去除负荷达到 5.49 kg N/m3/d,远高于对照组的 kg N/m3/d。
(4)铁元素
铁(Fe)是厌氧氨氧化菌生长所需的重要微量元素之一,是多种代谢过程重要酶的组成部分。在考察 Fe2+对厌氧氨氧化反应器启动的影响时发现,适当提高进水Fe2+浓度,有利于厌氧氨氧化反应器的启动,投加Fe2+浓度为0.09 mmol/L的系统启动时间为50天,低于Fe2+浓度为0.06 mmol/L系统的58天和对照组的70天。发现FeO和Fe3O4的加入提高了厌氧氨氧化的脱氮性能,并且有助于反应器中污泥的快速颗粒化。
(5)氧化石墨烯
在考察氧化石墨烯(GO)对厌氧氨氧化菌活性影响时发现,GO 浓度为 0.05~0.1 g/L 时,厌氧氨氧化活性随着 GO 投加量的增加而提高,在 GO 浓度为 0.1 g/L 时,厌氧氨氧化菌的活性最高可提高10.26%。分析原因为 GO 的投加,促进了厌氧氨氧化污泥胞外聚合物的分泌。结果表明投加 GO 是一种有效的方式提高厌氧氨氧化活性。