顯然，a的數(shù)值介于0～1。如果氨氧化菌的呼吸消耗硝酸鹽，在0.3kPa溶解氧壓力條件下流向最終細(xì)胞色素C氧化酶的電子流將是負(fù)值。所以，氨氧化僅可以供給呼吸的亞硝酸鹽電子。

Muller等人得到的在不同溶解氧壓力下好氧反硝化特征參數(shù)如表1所示。

從表中可見，好氧反硝化速率與氨消耗速率基本處于同一數(shù)量級(jí)，這使好氧反硝化更具實(shí)際的工程意義，這將在節(jié)省消耗的情況下，使污水脫氮處理的效率大大提高。好氧反硝化在以往的研究與生產(chǎn)中之所以沒有得到證實(shí)，主要是由于如下原因：其一，空氣中含有高濃度氮?dú)猓ㄟ^產(chǎn)氣監(jiān)測(cè)證實(shí)好氧反硝化的存在需要使用氮同位素、無氮載氣、密閉反應(yīng)器和質(zhì)譜儀；其二，好氧反硝化菌濃度要足夠高才能檢測(cè)到氮?dú)獾漠a(chǎn)生，由于Muller研究中的氨氧化菌為0.3g/L、約占活性污泥的10%，而在一般活性污泥中，好氧反硝化菌Nitrosomonasspp僅有10mg/L，結(jié)果是產(chǎn)氣量太低而檢測(cè)不到；其三，過去研究的細(xì)菌常常是不能產(chǎn)生氮?dú)獾腘itrosomonaseuropaeaATTC19718。

在理論上，氨也可以作為反硝化的無機(jī)物電子供體，其時(shí)的反應(yīng)自由能幾乎與好氧硝化的一樣有利(參見表2)。早在1997年，Broda就發(fā)表了一篇題為“自然界中遺失的兩種微生物”之論文，指出在自然界中可能存在一些微生物(chemolithotrophicbacteria)能夠以硝酸鹽、二氧化碳和氧氣為氧化劑將氨氧化為氮?dú)?。根?jù)這個(gè)預(yù)言，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)Nitrosomonaseutropha能夠進(jìn)行這種生物化學(xué)反應(yīng)。

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Mulder在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的反硝化流化床反應(yīng)器中，發(fā)現(xiàn)了氨和硝酸鹽的同時(shí)消失，推測(cè)反應(yīng)如下：

5NH4++3NO3-→4N2+9H2O+2H+

G0′＝-297kJ/molNH4+

這個(gè)厭氧氨氧化(Anammox)過程的總反應(yīng)是產(chǎn)能的，在理論上可以提供能量供微生物生長(zhǎng)。隨后Graaf又證明了這一反應(yīng)是一個(gè)生物化學(xué)反應(yīng)，亞硝酸鹽是最合適的電子受體：

NH4++NO2-→N2+2H2O

G0′＝-358kJ/molNH4+

1996年Graaf的試驗(yàn)研究又表明厭氧氨氧化過程是由自養(yǎng)菌完成的。Schmidt的試驗(yàn)研究則表明二氧化氮(NO2)對(duì)于厭氧氨氧化是必需的，N2O是Anammox過程的中間產(chǎn)物，而NO被證明對(duì)該過程有抑制作用。MarcStrous總結(jié)比較了厭氧氨氧化和好氧氨氧化的微生物生理學(xué)參數(shù)(見表3)。

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好氧硝化和厭氧氨氧化微生物在生理學(xué)方面是相似的，都是專屬微生物，厭氧氨氧化沒有好氧活動(dòng)，好氧硝化微生物的厭氧活動(dòng)只是厭氧氨氧化的5%。二者的生物產(chǎn)量、溫度范圍、基質(zhì)親和力、活化能大體上是相同的，只是厭氧氨氧化最大比基質(zhì)轉(zhuǎn)化率較低，這使得厭氧氨氧化要求較長(zhǎng)的反應(yīng)停留時(shí)間。

厭氧氨氧化在1000mg/L的氨氮或硝態(tài)氮的濃度下不會(huì)受到抑制，但是在100mg/L亞硝態(tài)氮濃度下，厭氧氨氧化過程即受到限制。亞硝酸鹽抑制可以通過添加痕量厭氧氨氧化中間產(chǎn)物(聯(lián)氨或羥氨)來克服。

目前推測(cè)厭氧氨氧化有多種途徑。其中一種包括羥氨和亞硝酸鹽生成N2O的反應(yīng)，而N2O可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，氨被氧化為羥氨。另一種是氨和羥氨反應(yīng)生成聯(lián)氨，聯(lián)氨被轉(zhuǎn)化成氮?dú)獠⑸?個(gè)還原性［H］，還原性［H］被傳遞到亞硝酸還原系統(tǒng)形成羥氨。第三種是：一方面亞硝酸被還原為NO，NO被還原為N2O，N2O再被還原成N2；另一方面，NH+4被氧化為NH2OH，NH2OH經(jīng)N2H4、N2H2被轉(zhuǎn)化為N2。

總之，存在大幅度提高生物脫氮效率的生物學(xué)基礎(chǔ)，而且效率的提高并不一定意味著成本的上升。厭氧氨氧化可以通過將好氧出水回流到前面的厭氧反應(yīng)器來完成，只是由于厭氧氨氧化的反應(yīng)速度比較慢，厭氧反應(yīng)器的容積可能要大一些。亞硝酸鹽反硝化和好氧反硝化均要求較低的溶解氧，這樣既可以節(jié)省空氣量，又可以提高脫氮效率。所以在低溶解氧條件下，存在異養(yǎng)硝化、亞硝酸鹽好氧反硝化的可能性，從而可以在節(jié)省和碳源的情況下實(shí)現(xiàn)高氨氮廢水的高效脫氮，這應(yīng)成為今后生物脫氮研究的重要課題。