厭氧氨氧化技術在污水處理工程中的運用

駱一寧，樓 軍，趙 亮

（義烏市水處理有限責任公司，浙江 義烏 322000）

厭氧氨氧化技術在污水處理工程中的運用

駱一寧，樓 軍，趙 亮

（義烏市水處理有限責任公司，浙江 義烏 322000）

隨著工業社會的不斷發展，水體的富營養化已經成為常態。人們處理氮污染時，在傳統處理程序中選擇硝化-反硝化來完成脫氮，容易造成二次污染，而且成本高昂，優化脫氮技術勢在必行。厭氧氨氧化（ANAMMOX）技術能夠在保持低廉成本的基礎上來提升能效，有著極高的研究價值。本文分析了市政污水厭氧氨氧化的主要問題，然后介紹了厭氧氨氧化污水處理工藝，最后闡述了厭氧氨氧化污水處理工藝應用的研究進展。

污水處理工程；厭氧氨氧化技術；脫氮技術

氮含量的控制是水質檢測工作的重要組成部分。隨著工業社會的不斷發展，水體的富營養化已成為常態。當前，對于氮污染處理，人們在傳統處理程序中選擇的是硝化-反硝化來完成脫氮，在這個過程中，需要使用堿和碳源，這會造成二次污染，也會形成更為高昂的成本。因此，運用現代科技來對現有的脫氮技術進行優化，成為人們關注的重點。厭氧氨氧化（ANAMMOX）技術能夠在保持低廉成本的基礎上來提升能效，有著極高的研究價值。

1 市政污水厭氧氨氧化的主要障礙

1.1 亞硝酸鹽抑制作用

1.2 有機物的影響

城市在處理污水時，為了降低水中含有的COD，降低水體的富營養化，所選擇的方式就是脫氮除磷。在傳統的硝化-反硝化脫氮工藝中，第一步是需要曝氣硝化，然后再反硝化。因為COD在被硝化的同時，也需要使用碳源的增加來確保反硝化的進程。厭氧氨氧化（ANAMMOX）技術則無需使用這樣的步驟，即可完成相應的工作。但是，研究發現，污水中存在的COD也會對厭氧氨氧化（ANAMMOX）技術產生影響，其所帶有的有機物將會直接對厭氧氨氧化（ANAMMOX）技術的進程產生消極影響[2]。例如，學者Chamchoi N等人采用ANAMMOX反應器進行試驗時，發現COD在100～400 mg/L之間逐漸增加時，ANAMMOX活性逐漸降低。筆者以鄰苯二甲酸氫鉀為碳源，研究有機物對CANON工藝的影響時發現，當COD＜100 mg/L時，基本不會對ANAMMOX造成影響；但其濃度超過100 mg/L后，反應器運行趨于不穩定。筆者認為，應對易于降解COD的濃度予以限制，建議不超過150 mg/L，當然如果有機物為難降解物質，須另當別論。

1.3 DO的影響

Strous等人選擇SBR反應器來對DO的厭氧能力進行影響因素的分析。當氧氣濃度維持在0.5%～2.0%的空氣濃度，ANAMMOX菌的活性就會被抑制，當消除OD之后，其被抑制的厭氧活性就會得以恢復。因此，DO能夠對ANAMMOX菌的抑制產生控制，這是城市污水系統處理工作中選擇ANAMMOX技術的關鍵。傳統市政污水處理技術采用的DO一般為2 mg/L，因此，通過DO的控制，結合生物載體的作用，本文將重點探討市政污水中厭氧氨氧化污水處理的相關技術。

2 厭氧氨氧化污水處理工藝

2.1 全自氧脫氨工藝

全自氧脫氨工藝英文簡稱為CANON，利用全自氧脫氨工藝進行污水處理時，主要是通過控制溶解氧實現亞硝化和厭氧氨氧化，并且在這個污水處理過程中，是由自養菌將水體中的氮元素以及氨元素轉化為氮氣的。在進行污水處理時，整個處理過程都是在微好氧的環境下進行的，通過亞硝化菌化學反應生成亞硝氮，亞硝氮在與剩下的氮氨厭氧氨氧化反應生成氮氣。由于亞硝氮菌和厭氧氨氧化菌都屬于自養型細菌的范疇，因此，在進行全自氧脫氨工藝污水處理時，不需要添加外源有機物，只需在無機自養環境下進行即可[3]。

2.2 亞硝化厭氧氨氧化工藝

亞硝化厭氧氨氧化工藝是如今污水處理中最常用的一種氧氨氧化工藝，在進行污水處理時，它主要分為兩個階段，這兩個階段在不同的容器中進行反應。一是亞硝化階段，可以將污水中50﹪左右的氨元素與氮元素轉化為亞硝態氨，二是厭氧氨氧化階段，將污水中剩余的氨元素與氮元素以及轉化生產的亞硝態氨厭氧氨氧化反應，轉變為氨氣，從而實現脫氮的目的。亞硝化厭氧氨氧化工藝具有三大優點：首先是通過亞硝化厭氧氨氧化工藝，會生成亞硝態氨，這種物質屬于堿性物質，而厭氧水中已產生一些重碳酸鹽，這樣就實現了酸堿中合，有助實現水體平衡；其次在進行亞硝化厭氧氨氧化污水處理時，在不同的容器中進行反應處理，反應容器環境的不同，為功能菌提供了更為適合自身的生長環境，這樣可以減少進水物質對厭氧氨氧化菌的抑制作用；最后，利用亞硝化厭氧氨氧化工藝進行污水處理。

3 厭氧氨氧化污水處理工藝應用的研究進展

3.1 在低氨氯廢水應用中的研究

近些年，不少研究人員將厭氧氨氧化廢水處理工藝投入到低氨氯廢水處理中。學者Kuypers發現，在黑海中厭氧氨氧化菌可以從海表層區進入地下的厭氧區并且消耗其中的無機氮。通過對這一自然現象的觀察研究，他大膽提出猜想，利用厭氧氨氧化廢水處理工藝必定可以在低氨氯環境下進行反應。我國學者付麗霞也進行了相關研究，進行了為期165 d的實驗，發現經過厭氧氨氧化廢水處理的低氨氯廢水，NH3-N的去除率為93%，而NO3-N含量竟然高達100%，這一可喜的實驗結果，極大地驗證了厭氧氨氧化處理工藝在低氨氯廢水應用中的可行性。

3.2 在高氨氯廢水應用中的研究

目前，厭氧氨氧化污水處理工藝應用的研究方向主要是高氨氯廢水的處理過程。應用厭氧氨氧化污水處理工藝，進行高氨氯廢水處理，主要表現在以下四個方面。首先是污泥消化液處理，以往進行污泥消化液處理時，只是單純地進行厭氧氨氧化處理，這樣不但加重了脫氮處理的困難，而且導致運行成本也比較高。因此，目前在進行污泥消化液處理時，主要采用的是筆者提及的亞硝化聯合厭氧氨氧化工藝的方式。有數據顯示，通過亞硝化聯合厭氧氨氧化工藝進行污泥消化液處理，可以對pH值進行控制，脫氮總效率可以達到83%[4]。其次是在垃圾滲透液中的應用，城市每天都會生產大量垃圾，而這些垃圾如果填埋時間較長，就會形成一種高氮氨化的滲透液。這種垃圾滲透液有機物濃度比較小，會造成碳元素與氮元素之間的比例失衡，這也導致垃圾滲透液是一種較難處理的高氨氯廢水。

4 展望

厭氧氨氧化為主的工藝，如Sharon-Anammox和CANON工藝，隨著實驗技術的不斷成熟，其已經在市場運用中有更多的發展機會。但是，在實際的運用過程中，人們依舊需要針對出現的問題進行探究與完善。例如，反應發生環境的溫度變化，特別是低溫環境下，Anammox菌活性影響因素存在；現場應用規模Anammox反應器快速啟動與影響機制；實際廢水中有機碳源對Anammox菌的抑制效應，以及Anammox與反硝化協同脫氮除碳作用研究。除目前已應用的廢水水質外，更多低碳氮比Anammox處理的工程化應用值得研究與推廣。

1 MANSELL B. L.Side-stream treatment of anaerobic digester filtrate by Anaerobic Ammonia Oxidation[D].Utah：The University of Utah，2011.

2 范 洋.毛皮加工廢水厭氧好氧工藝優化及參數研究[D].西安：陜西科技大學，2015.

3 L. Zhang，J. Yang，Y. Ma，etal.Treatment capability of an up-flow anammox column reactor using polyethylene sponge strips as biomass carrier[J].Journal of Bioscience and Bioengineering，2010，110（1）：72-78.

4 邵和東.城市污水短程硝化-厭氧氨氧化一體化脫氮工藝與技術[D].北京：北京工業大學，2015.

Application of Anaerobic Ammonia Oxidation Technology in Sewage Treatment Engineering

Luo Yining, Lou Jun, Zhao Liang
(Yiwu Water Treatment Co., Ltd., Yiwu 322000, China)

With the continuous development of industrial society, the eutrophication of water has become the norm.When people deal with nitrogen pollution, nitrification - denitrification is selected in the traditional treatment program to complete the denitrification, which is easy to cause secondary pollution, and the cost is high. It is imperative to optimize the denitrification technology. Anaerobic Ammonia Oxidation (ANAMMOX) technology to maintain low cost on the basis of energy efficiency, has a high research value. This paper analyzes the main problems of anaerobic ammonium oxidation of municipal wastewater, and then introduces the process of anaerobic ammonium oxidation wastewater treatment. Finally, the research progress of anaerobic ammonium oxidation wastewater treatment process is expounded.

sewage treatment engineering; anaerobic ammonium oxidation technology; denitrification technology

X703

A

1008-9500(2017)09-0091-03

2017-07-17

駱一寧（1985-），男，浙江義烏人，工程師，從事污水處理、環境工程建設工作。