厌氧氨氧化污水处理工艺及其实际应用研究进展高凤铃

厌氧氨氧化污水处理工艺及其实际应用研究进展高凤铃

高凤铃

广西天安德环工程咨询有限公司广西南宁530022

摘要：厌氧氨氧化作为一种新型污水处理工艺，是国内外污水处理工作的重大突破，具有无可比拟的优势和发展空间。但受各种环境及其自身因素的局限，在实际研究应用中还存在许多问题，应对厌氧氨氧化污水处理工艺引起足够重视，全面、系统的了解，并提出相应对策、措施，及时进行有效处理。

关键词：厌氧氨氧化；污水处理；工艺；实际应用；研究进展

1厌氧氨氧化概述

厌氧氨氧化（Anammox），即厌氧氨氧化菌，一种自养型的细菌，厌氧氨氧化生物在缺氧或厌氧的环境条件下，分别将氨、亚硝酸盐作为无机碳源固定的电子供体和厌氧氨氧化反应的受体，产生无色无味、性质稳定的氮气（N2）和硝酸盐的生物过程，其化学计量学方程式为：

该方程式还囊括了分解代谢反应和合成代谢反应。与传统工艺相比，厌氧氨氧化工艺是一种比较高效、经济的自养型生物脱氮工艺，不需要供氧和有机碳源，产生污泥的比率比较低，投资少，工艺成本费用较低，能够最大限度减少氧气量、有机碳源、运行费用和曝气量等的消耗，转变现阶段我国污水处理难、能耗高、污泥量大等问题，最为关键的是，不会对水资源环境产生二次污染。

2厌氧氨氧化的主要影响因子

近年来，厌氧氨氧化工艺在实际中的应用范围和规模愈加广泛，在亚欧十多个国家中得到广泛的应用，并取得了较好的成效。但国内厌氧氨氧化工艺的研究相对较晚，受许多干扰因素的影响，厌氧氨氧化反应也受到影响和限制，工艺手段还有待加强，存在着一定的局限性。

2.1温度

温度的高低会对酶的活性产生直接有效的影响，是影响污水细菌新陈代谢的重要影响因子。酶是微生物中的主要因素，其活性关系着微生物中的新陈代谢功能，一定程度会对厌氧氨氧化工艺的脱氮效果造成影响。有实验研究表明，温度的高低与厌氧氨氧化的反应效率具有显著的影响效果，诸多学者众说纷纭，有认为最佳温度为30℃的、40℃的、45℃的，但经研究表明，18℃的低温环境下都有可能启动厌氧氨氧化反应，而当处于35~40℃的时候，厌氧氨氧化的活性最大，是最适宜发生厌氧氨氧化反应的温度值。

2.2PH值

在水中，pH值影响着厌氧氨氧化的效果，废水中的硝态氮和硝基氮会在水中发生离解反应。不同学者认为厌氧氨氧化最适宜的pH值不同，有7.5~8.0、7.61、6.5~7.8等各种pH值推算结果，但根据pH值在AAOB反应器启动条件和污泥接种差异水平展开的研究中得出，不同pH值对厌氧氨氧化的影响程度大小不尽相同，但通过综合汇总得知，pH值在7～8左右是最适宜发生厌氧氨氧化作用的，这也是能够为学者普遍接受的。

2.3底物浓度及其他影响因素

硝态氮、硝基氮、氨氮和亚硝酸盐氮等是废水中厌氧氨氧化反应的限制性底物，有研究已经证明，这些底物对细胞的毒害作用尤为剧烈，比率的高低影响着厌氧氨氧化工艺的去氮效率，一定浓度比率有利于进行厌氧氨氧化反应，提高除氮的效果。此外，厌氧氨氧化菌是一种典型的严格厌氧菌，容易受到溶解氧的影响和抑制，在0.005的氧气饱和度下，厌氧氨氧化菌就已经全部停止了对NH3和NaNO2的转换，作用十分显著，这也就表明，厌氧氨氧化菌容易受到氧气浓度的限制。再者，溶解氧、光、高盐度等因素也会抑制厌氧氨氧化菌的活性，限制厌氧氨氧化反应的效果，能够使氨的祛除效率至少降低30%以上，当溶解氧的浓度大于2微摩尔每升时，就会完全抑制厌氧氨氧化菌的可逆活性。

3亚硝化-厌氧氨氧化工艺应用于生活污水处理的可能性

两级亚硝化-厌氧氨氧化工艺中，亚硝酸菌和厌氧氨氧化菌可分别在自己最有利的环境中生长，相比单级工艺来说，其操作可靠性高，启动时间较短，脱氮效率高，具有一定的优势。但是，在我国污水排放量逐年增长的形势下，将亚硝化-厌氧氨氧化工艺应用于生活污水处理还存在着一定的限制。一方面，厌氧氨氧化反应需要前段亚硝化反应出水保持稳定的NH4+/NO2-，另一方面，在以往研究成果中，亚硝化-厌氧氨氧化工艺进水普遍采取很高的氨氮浓度（>500mg/L），且反应器温度也很高（30~40℃），这二者对于常温低基质的生活污水来说很难维持，也需要消耗巨大的能量。近年来研究人员开始在常温条件下研究厌氧氨氧化工艺的进行。采用上向流高负荷生物滤池-CSTR亚硝化反应器-上向流厌氧氨氧化滤柱处理实际生活污水。系统稳定后，出水氨氮平均浓度为0.02mg/L，出水COD浓度为41.4±2.3mg/L，出水总氮浓度为11.9±2.7mg/L，优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级A标准。

4厌氧氨氧化技术前景

ANAMMOX技术缩短了脱氮途径，具有节省能量、降低剩余污泥产量、节约投资成本和运行费用的优势，同时还具有可持续性的特点。厌氧氨氧化技术在处理低碳氮比的高氨氮浓度废水方面具有广阔的市场前景，在垃圾渗滤液、合成氨废水、污泥消化液等的脱氮处理均可采用该项技术进行研究分析。

备注：节省的供氧量以及外加碳源的百分比均是以传统硝化反硝化反应为基数进行计算。由表1可以得出以下几点结论：（1）短程硝化反硝化工艺与传统的全程硝化反硝化工艺相比，节省供氧量25%，节省外加碳源40%；（2）短程硝化厌氧氨氧化工艺与传统的全程硝化反硝化工艺相比，节省供氧量62.5%，节省外加碳源100%。此外，由于厌氧氨氧化细菌世代周期长，污泥增殖慢，厌氧氨氧化过程可以使剩余污泥的产量将至最低，从而节省了大量的污泥处置费用。

短程硝化：

5甲烷化与厌氧氨氧化的耦合工艺

该工艺是利用甲烷来消除化学需氧量（COD），将氮的部分氧化成二氧化氮（NO2），氨根离子（NH4+）作为电子供体，发生反硝化反应，实现厌氧氨氧化和甲烷化的效果。这种耦合工艺主要借助EGSB反应器（膨胀颗粒污泥床，第三代厌氧反应器），祛除化学需氧量（COD），效果十分显著，达到97%，而二氧化氮的去除率则达到了100%，完美地实现甲烷化、反硝化和厌氧氨氧化的耦合。废水处理并不是一朝一夕就能完成的事情，不仅容易受有机氮、水质和水量的影响，溶解氧的浓度也特别高，水质的波动性较大。传统的污水处理工艺在对废水进行处理时，降噪值较低，需要提供额外的碱、有机碳源，能量消耗高，整体成本大，性能也不稳定，处理的效果还不尽人意，极大的限制和制约了厌氧氨氧化污水处理工艺的发展和运用。

结束语

总而言之，近年来，工业化、城市化程度不断提升，污水处理问题日益凸显，加剧了水资源的紧张趋势，若不及时解决污水问题，污染会随着城市化进程的推进愈加严重，影响也将愈加恶劣。

参考文献：

[1]鞠晨希.试论厌氧氨氧化污水处理工艺及其实际应用研究进展[J].化工管理，2017（32）：48.