短程反硝化耦合厭氧氨氧化工藝及其應用前景研究進展

張星星，張鈺，王超超，達方華，徐樂中，2，3，吳鵬，2，3

（1 蘇州科技大學環境科學與工程學院，江蘇蘇州215009；2 城市生活污水資源化利用技術國家地方聯合工程實驗室，江蘇蘇州215009；3 江蘇省水處理技術與材料協同創新中心，江蘇蘇州215009）

本文以PD協同Anammox 同步生物脫氮除碳過程為背景，綜述了近年來PD 工藝及其耦合Anammox 工藝的最新研究進展，并對短程反硝化-厭氧氨氧化（partial-denitrification Anammox，PD/A）直接應用于城市污水及工業硝酸鹽廢水處理的工藝設計和未來的研究方向進行展望，以期為加快PD/A的工程推廣提供理論依據。

1 PD工藝原理及啟動影響因素

1.1 PD工藝原理

PD工藝原理見圖1。

1.2 PD啟動影響因素

1.2.1 污泥源

1.2.2 反應時間

圖1 PD工藝原理［4］

1.2.3 碳源類型

1.2.4 碳源量

1.2.5 pH

2 PD耦合Anammox工藝及應用

PD/A 工藝作為全新的節能高效型廢水處理工藝受到研究人員的青睞。表1總結了近些年分體式與一體式PD/A工藝的實驗研究進展。

2.1 PD耦合Anammox分體式工藝

表1 分體式與一體式PD/A工藝實驗研究

2.2 PD耦合Anammox一體式工藝

Qin 等[52]在上向流連續濾式反應器混合接種Anammox和反硝化污泥，探究了葡萄糖對DEAMOX脫氮性能和微生物群落影響，發現進水葡萄糖濃度56.4mg/L 時系統獲得最佳TN 去除率98.6%，高通量測序表明，隨葡萄糖濃度升高，主導AnAOB 屬由C. Kuenenia變為Diaphorobacter，后隨糖類含量減少變為Hydrogenophaga，說明有機物對微生物群落有顯著影響。Du等[29]卻發現連續流DEMOX反應器污泥上浮現象較為嚴重，認為反應器內水力混合程度偏低降低污泥傳質效率，氣泡附著顆粒污泥表面并進入顆粒內部導致污泥解體，而通過增大內循環回流可以提升反應器污泥流化態，緩解污泥上浮引起的水質惡化。鑒于連續流DEAMOX 可能出現的污泥上浮弊端，Cao 等[59]提出增設氣體自循環回流裝置（圖2）的應對措施，目的是營造反應器內良好的無氧環境，且能夠增大反應器水力混合程度和污泥流化態，通過防止污泥上浮增強生物質傳質效率，但此空氣回流設施必須待反應器內培養出成熟顆粒污泥后方可啟動，避免前期污泥培養馴化時懸浮絮體污泥流失。

圖2 一體式PD/A-UASB反應器

2.3 PD耦合Anammox工藝應用前景

值得注意的是，工業硝酸鹽廢水源主要分布在工業園區，因此在園區建立以PD/A 為主體處理工藝的城市污水廠有光明的應用前景，可接納同步處理工業園區及附近居民生活污水和工業硝酸鹽廢水。綜合以上分析，本文作者提出兩種園區城市污水廠PD/A工程方案（圖3、圖4），以期為推廣PD/A工藝應用提供參考和借鑒。

3 結語與展望

圖3 園區城市污水廠一體式PD/A工程應用方案

圖4 園區城市污水廠兩級式PD/A工程應用方案