厌氧氨氧化技术在污水处理工程中的运用

骆一宁，楼 军，赵 亮

（义乌市水处理有限责任公司，浙江 义乌 322000）

厌氧氨氧化技术在污水处理工程中的运用

骆一宁，楼 军，赵 亮

（义乌市水处理有限责任公司，浙江 义乌 322000）

随着工业社会的不断发展，水体的富营养化已经成为常态。人们处理氮污染时，在传统处理程序中选择硝化-反硝化来完成脱氮，容易造成二次污染，而且成本高昂，优化脱氮技术势在必行。厌氧氨氧化（ANAMMOX）技术能够在保持低廉成本的基础上来提升能效，有着极高的研究价值。本文分析了市政污水厌氧氨氧化的主要问题，然后介绍了厌氧氨氧化污水处理工艺，最后阐述了厌氧氨氧化污水处理工艺应用的研究进展。

污水处理工程；厌氧氨氧化技术；脱氮技术

氮含量的控制是水质检测工作的重要组成部分。随着工业社会的不断发展，水体的富营养化已成为常态。当前，对于氮污染处理，人们在传统处理程序中选择的是硝化-反硝化来完成脱氮，在这个过程中，需要使用碱和碳源，这会造成二次污染，也会形成更为高昂的成本。因此，运用现代科技来对现有的脱氮技术进行优化，成为人们关注的重点。厌氧氨氧化（ANAMMOX）技术能够在保持低廉成本的基础上来提升能效，有着极高的研究价值。

1 市政污水厌氧氨氧化的主要障碍

1.1 亚硝酸盐抑制作用

1.2 有机物的影响

城市在处理污水时，为了降低水中含有的COD，降低水体的富营养化，所选择的方式就是脱氮除磷。在传统的硝化-反硝化脱氮工艺中，第一步是需要曝气硝化，然后再反硝化。因为COD在被硝化的同时，也需要使用碳源的增加来确保反硝化的进程。厌氧氨氧化（ANAMMOX）技术则无需使用这样的步骤，即可完成相应的工作。但是，研究发现，污水中存在的COD也会对厌氧氨氧化（ANAMMOX）技术产生影响，其所带有的有机物将会直接对厌氧氨氧化（ANAMMOX）技术的进程产生消极影响[2]。例如，学者Chamchoi N等人采用ANAMMOX反应器进行试验时，发现COD在100～400 mg/L之间逐渐增加时，ANAMMOX活性逐渐降低。笔者以邻苯二甲酸氢钾为碳源，研究有机物对CANON工艺的影响时发现，当COD＜100 mg/L时，基本不会对ANAMMOX造成影响；但其浓度超过100 mg/L后，反应器运行趋于不稳定。笔者认为，应对易于降解COD的浓度予以限制，建议不超过150 mg/L，当然如果有机物为难降解物质，须另当别论。

1.3 DO的影响

Strous等人选择SBR反应器来对DO的厌氧能力进行影响因素的分析。当氧气浓度维持在0.5%～2.0%的空气浓度，ANAMMOX菌的活性就会被抑制，当消除OD之后，其被抑制的厌氧活性就会得以恢复。因此，DO能够对ANAMMOX菌的抑制产生控制，这是城市污水系统处理工作中选择ANAMMOX技术的关键。传统市政污水处理技术采用的DO一般为2 mg/L，因此，通过DO的控制，结合生物载体的作用，本文将重点探讨市政污水中厌氧氨氧化污水处理的相关技术。

2 厌氧氨氧化污水处理工艺

2.1 全自氧脱氨工艺

全自氧脱氨工艺英文简称为CANON，利用全自氧脱氨工艺进行污水处理时，主要是通过控制溶解氧实现亚硝化和厌氧氨氧化，并且在这个污水处理过程中，是由自养菌将水体中的氮元素以及氨元素转化为氮气的。在进行污水处理时，整个处理过程都是在微好氧的环境下进行的，通过亚硝化菌化学反应生成亚硝氮，亚硝氮在与剩下的氮氨厌氧氨氧化反应生成氮气。由于亚硝氮菌和厌氧氨氧化菌都属于自养型细菌的范畴，因此，在进行全自氧脱氨工艺污水处理时，不需要添加外源有机物，只需在无机自养环境下进行即可[3]。

2.2 亚硝化厌氧氨氧化工艺

亚硝化厌氧氨氧化工艺是如今污水处理中最常用的一种氧氨氧化工艺，在进行污水处理时，它主要分为两个阶段，这两个阶段在不同的容器中进行反应。一是亚硝化阶段，可以将污水中50﹪左右的氨元素与氮元素转化为亚硝态氨，二是厌氧氨氧化阶段，将污水中剩余的氨元素与氮元素以及转化生产的亚硝态氨厌氧氨氧化反应，转变为氨气，从而实现脱氮的目的。亚硝化厌氧氨氧化工艺具有三大优点：首先是通过亚硝化厌氧氨氧化工艺，会生成亚硝态氨，这种物质属于碱性物质，而厌氧水中已产生一些重碳酸盐，这样就实现了酸碱中合，有助实现水体平衡；其次在进行亚硝化厌氧氨氧化污水处理时，在不同的容器中进行反应处理，反应容器环境的不同，为功能菌提供了更为适合自身的生长环境，这样可以减少进水物质对厌氧氨氧化菌的抑制作用；最后，利用亚硝化厌氧氨氧化工艺进行污水处理。

3 厌氧氨氧化污水处理工艺应用的研究进展

3.1 在低氨氯废水应用中的研究

近些年，不少研究人员将厌氧氨氧化废水处理工艺投入到低氨氯废水处理中。学者Kuypers发现，在黑海中厌氧氨氧化菌可以从海表层区进入地下的厌氧区并且消耗其中的无机氮。通过对这一自然现象的观察研究，他大胆提出猜想，利用厌氧氨氧化废水处理工艺必定可以在低氨氯环境下进行反应。我国学者付丽霞也进行了相关研究，进行了为期165 d的实验，发现经过厌氧氨氧化废水处理的低氨氯废水，NH3-N的去除率为93%，而NO3-N含量竟然高达100%，这一可喜的实验结果，极大地验证了厌氧氨氧化处理工艺在低氨氯废水应用中的可行性。

3.2 在高氨氯废水应用中的研究

目前，厌氧氨氧化污水处理工艺应用的研究方向主要是高氨氯废水的处理过程。应用厌氧氨氧化污水处理工艺，进行高氨氯废水处理，主要表现在以下四个方面。首先是污泥消化液处理，以往进行污泥消化液处理时，只是单纯地进行厌氧氨氧化处理，这样不但加重了脱氮处理的困难，而且导致运行成本也比较高。因此，目前在进行污泥消化液处理时，主要采用的是笔者提及的亚硝化联合厌氧氨氧化工艺的方式。有数据显示，通过亚硝化联合厌氧氨氧化工艺进行污泥消化液处理，可以对pH值进行控制，脱氮总效率可以达到83%[4]。其次是在垃圾渗透液中的应用，城市每天都会生产大量垃圾，而这些垃圾如果填埋时间较长，就会形成一种高氮氨化的渗透液。这种垃圾渗透液有机物浓度比较小，会造成碳元素与氮元素之间的比例失衡，这也导致垃圾渗透液是一种较难处理的高氨氯废水。

4 展望

厌氧氨氧化为主的工艺，如Sharon-Anammox和CANON工艺，随着实验技术的不断成熟，其已经在市场运用中有更多的发展机会。但是，在实际的运用过程中，人们依旧需要针对出现的问题进行探究与完善。例如，反应发生环境的温度变化，特别是低温环境下，Anammox菌活性影响因素存在；现场应用规模Anammox反应器快速启动与影响机制；实际废水中有机碳源对Anammox菌的抑制效应，以及Anammox与反硝化协同脱氮除碳作用研究。除目前已应用的废水水质外，更多低碳氮比Anammox处理的工程化应用值得研究与推广。

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.毛皮加工废水厌氧好氧工艺优化及参数研究[D].西安：陕西科技大学，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 邵和东.城市污水短程硝化-厌氧氨氧化一体化脱氮工艺与技术[D].北京：北京工业大学，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

骆一宁（1985-），男，浙江义乌人，工程师，从事污水处理、环境工程建设工作。