工业污水，工业废水处理免费方案咨询电话：400-699-1558 ，江苏铭盛环境24H手机热线：158-9646-8025
鉴于当前污水处置厂的开展趋向，相似于能量亏损(energypositive)和能量中和(energyneutral)污水处置技术的开发愈发得到水处置范畴研讨人员的喜爱。相关于基于物理化学办法的污水处置技术，生物法具有愈加环境友好、简单低价等优点。在废水生物脱氮范畴，厌氧氨氧化(anaerobicammoniumoxidation，ANAMMOX)技术就是一项低能耗、高去除率的新型能量中和污水处置技术。厌氧氨氧化技术的提出与应用推进了污水处置厂由高能耗的末端处置向零能耗或产能单元的功用转变。厌氧氨氧化菌以亚硝酸为电子受体氧化氨而生成氮气，从而到达对水中氮素污染去除的目的。与传统的硝化-反硝化脱氮技术相比，厌氧氨氧化技术具有无需供氧，俭省能耗；无需pH调控，俭省碱性物质的投加；自养脱氮，无碳源需求；污泥产量低等优点。厌氧氨氧化技术因其高效率、低能耗的特性，在废水生物脱氮范畴备受推崇。
本文对厌氧氨氧化过程的反响机理、菌种的生长特性及品种散布停止了细致引见，总结了厌氧氨氧化技术在不同废水脱氮范畴的研讨及应用状况，指出了当前限制其大范围工业推行的瓶颈及在应用过程中遇到的问题，并给出了相应倡议。
一、厌氧氨氧化技术
1.1厌氧氨氧化反响的提出及其机理
1977年，BRODA根据化学热力学过程预言了厌氧氨氧化反响存在，但直到1995年MULDER等才在流化床生物脱氮反响器中发现了该反响。1999年，STROUS等提醒了厌氧氨氧化菌的分子构造和生理学特性。2002年，SINNINGHEDAMSTé等剖析提醒了厌氧氨氧化菌细胞膜具有共同的梯形磷脂类化合物，并可作为厌氧氨氧化菌生物标志。研讨至今，根据厌氧氨氧化反响中间介质的不同，主要提出了两种厌氧氨氧化代谢途径的反响模型，分别是以羟胺(NH2OH)和NO为中间介质的反响模型。在整个代谢途径中，参与的酶主要有亚硝酸盐复原酶、羟胺氧化复原酶、联氨水解酶、联氨氧化酶等。在以NH2OH为介质的反响模型中，NO2--N首先被复原为NH2OH，然后NH2OH与NH4+-N分离生成N2H4，最后N2H4被氧化生成N2，完成自养脱氮全过程。在以NO为介质的反响模型中，亚硝氮首先被复原为NO，NO作为NH4+-N的电子受体生成N2H4，最后N2H4进一步被氧化生成N2，完成脱氮全过程。
1.2厌氧氨氧化菌的特性
厌氧氨氧化菌生长迟缓，生长条件苛刻，极易遭到外界环境条件的影响，温度、pH、基质浓度、DO、有机物浓度等均会对其活性产生影响。在实验室条件下，厌氧氨氧化菌的倍增时间为11d，而在工程化应用中其倍增时间会长达28d，以至一个月以上。另外，厌氧氨氧化菌只要在高细胞浓度时才干表现出脱氮活性，故迄今为止仍未取得厌氧氨氧化菌的纯系菌株。厌氧氨氧化反响是一种厌氧自养反响，整个过程中二氧化碳为微生物生长所需碳源，不需求额外添加有机碳源；同时，该反响不需求曝气，污泥产量低，极大地降低了基建费用与运转本钱。鉴于厌氧氨氧化反响的各项优点，近些年以厌氧氨氧化技术为中心的生物脱氮工艺得到迅猛开展，如SHARON(短程硝化反硝化，shortcutnitrification-denitrification)-ANAMMOX工艺、CANON(亚硝酸盐完整自养脱氮，completelyautotrophicnitrogenremovalovernitrite)工艺和SNAD(同步颗粒硝化、厌氧氨氧化和反硝化，simultaneousparticialnitrification，anammoxanddenitrification)工艺等。
1.3厌氧氨氧化菌的品种
厌氧氨氧化菌是一种化能自养型细菌，属于革兰氏阴性菌。海洋、湖泊和河流中50%以上的氮素循环是由厌氧氨氧化菌完成。依据16SrRNA同源性可将厌氧氨氧化菌归入浮霉菌纲(Planctomycetia)。以16SrRNA序列差别15%为规范，浮霉菌纲可分为浮霉菌目(Planctomycetales)和厌氧氨氧化菌目(Brocadiaceae)。以16SrRNA序列差别5%为规范，厌氧氨氧化菌目前共分为6个属，分别为Anammoxoglobus，Anammoximicrobium，Brocadia，Jettenia，Kuenenia和Scalindua，详见表1。厌氧氨氧化菌细胞内含有大量的细胞色素c，细胞色素c有利于酶的合成及电子传送，其含量也可表征厌氧氨氧化菌的活性，因而普通活性较高的厌氧氨氧化菌呈现红棕色。
二、厌氧氨氧化技术在废水脱氮范畴的应用
世界上第一座工业范围的厌氧氨氧化反响器于2002年在荷兰鹿特丹市建成，创始了厌氧氨氧化技术在废水脱氮范畴应用的先河。到2014为止，全世界相继树立了100多座厌氧氨氧化污水处置厂。厌氧氨氧化技术在含氮废水处置范畴的应用前景宽广，特别在氨氮浓度高且碳源明显缺乏的工业废水处理方面极具潜力。
2.1污泥消化液处置
世界上第一座厌氧氨氧化工业设备以污泥消化液为进水，设备有效容积70m3，采用升流式厌氧污泥床(UASB)的设计方式，启动历时3.5a，脱氮负荷可达7.1kg/(m3•d)，该设备的胜利运转为厌氧氨氧化技术在废水生物脱氮范畴的推行与应用奠定了根底。吕鑑等以好氧颗粒污泥、厌氧颗粒污泥、氧化沟活性污泥和短程硝化活性污泥组成的混合污泥为种泥在UASB反响器中胜利启动厌氧氨氧化过程，应用短程硝化-厌氧氨氧化结合工艺完成了对污泥消化液的有效处置，最终总氮去除负荷为1.03kg/(m3•d)，总氮去除率到达70%。薛源等应用前置厌氧氨氧化-亚硝化反响器对污泥消化液和城市污水的混合液停止处置，总氮去除负荷达0.40kg/(m3•d)。黄方玉等研讨了自养型同步脱氮工艺在不同温度下处置猪场废水厌氧消化液的性能差别，实验结果标明，在30℃条件下反响器脱氮性能最佳，总氮脱除负荷可达2.29kg/(m3•d)。查正太等应用厌氧氨氧化协同反硝化工艺，在污泥消化液碳氮比为1.5、pH=8.0的条件下取得了最佳脱氮效果。杨延栋等经过短程硝化污泥接种和厌氧氨氧化生物膜填料启动了短程硝化-厌氧氨氧化反响器，最终出水COD、氨氮和总氮的去除率分别为66.8%、99.0%和94.4%，总氮去除负荷为0.27kg/(m3•d)。王刚在挪动床生物膜反响器(MBBR)中应用硝化污泥和少量厌氧氨氧化污泥作为种泥，胜利启动了厌氧氨氧化过程，污泥消化液处置量可达400m3/d，出水总氮质量浓度低于300mg/L，总氮去除率达70%。
综上可知，厌氧氨氧化技术是当前完成污泥消化液高效、低耗脱氮的主要技术手腕。在多种工艺方式下，厌氧氨氧化技术对污泥消化液均能获得较好的脱氮效果。
2.2渣滓渗滤液
渣滓渗滤液高COD、高氨氮、成分复杂的特性使其成尴尬处置的废水之一，其生化处置单元普通包括除COD和脱氮两个局部。由于其氨氮含量高，传统的硝化-反硝化工艺处置本钱昂扬，因而近些年厌氧氨氧化技术成为渣滓渗滤液脱氮处置的首选。
李芸等在UASB生物膜中启动了厌氧氨氧化过程，处置晚期渣滓渗滤液，氨氮、亚硝氮和硝氮的均匀去除率分别可达96%、95%和87%，系统中厌氧氨氧化颗粒污泥的厌氧氨氧化活性良好。徐晓晨等在MBBR中启动了SNAD工艺，控制温度为33~35℃、DO为0.03~0.10mg/L、pH为7.5~8.0、HRT为12h，当进水总氮负荷为0.9kg/(m3•d)时，系统对渣滓渗滤液的总氮去除率达88%。梁俊宇应用短程硝化—厌氧氨氧化结合工艺完成了对渣滓渗滤液总氮的有效处置，系统的总氮去除负荷可达3.8kg/(m3•d)，厌氧氨氧化反响器中菌种Candidatuskuenenia的丰度可达49.66%。黄奕亮研讨了渣滓渗滤液处置过程中重金属对厌氧氨氧化菌的抑止作用，实验结果标明，当重金属离子到达一定浓度后，厌氧氨氧化菌的活性降低，并有局部菌体失活，且重金属品种越多，活性抑止越激烈，恢复难度也越大。王凡等在短程硝化—厌氧氨氧化组合工艺前添加了反硝化系统，胜利处理了渣滓渗滤液中有机碳关于后续脱氮过程的影响问题，在进水氨氮和COD均高达1100mg/L的状况下，系统仍可稳定运转，总氮去除负荷达1.37kg/(m3•d)。彭永臻等研讨了回流比对短程硝化—厌氧氨氧化组合工艺处置渣滓渗滤液的影响，当回流比为300%时，应用游离氨(FA)与游离亚硝酸(FNA)的结合抑止作用能够完成较好的短程硝化效果，厌氧氨氧化系统的总氮去除负荷达1.04kg/(m3•d)。彭荷衢等探求了短程硝化反硝化—厌氧氨氧化—硫自养反硝化组合工艺对渣滓渗滤液的处置效果，厌氧氨氧化过程出水总氮去除率可达93.1%，出水总氮质量浓度为176.3mg/L，应用硫自养反响器处置后可完成出水总氮质量浓度低于15mg/L，两级自养脱氮工艺完成了对渣滓渗滤液总氮的有效处置。WANG等应用SNAD工艺完成了对渣滓渗滤液的有效处置，每天的处置量约为304m3，污泥停留时间在12~18d，进水COD和NH4+-N的质量浓度分别为554mg/L和634mg/L，出水COD和NH4+-N的去除率分别为28%和80%。
经过以上研讨能够看出，厌氧氨氧化技术在渣滓渗滤液脱氮范畴的应用研讨已较为成熟，其主要工艺为短程硝化与厌氧氨氧化耦合的方式，后续应鼎力推进厌氧氨氧化技术在渣滓渗滤液脱氮范畴的工业化应用。
2.3城市生活污水
城市生活污水与工业污水相比，其污染物浓度低且水质水量相对稳定，传统的A/O工艺曾经能够对其完成达标处置。但随着近几年国度对污水处置节能降耗的鼎力倡导，传统的A/O工艺无法满足请求。当前传统污水处置厂的运转本钱主要集中在脱氮单元的曝气能耗、有机碳源投加和碱度药剂投加。为了到达节能降耗的目的，急需开发低本钱生物脱氮技术。思索到厌氧氨氧化技术的优点，厌氧氨氧化技术在城市生活污水处置范畴的应用研讨遭到关注。
李田等应用厌氧折流板反响器(ABR)对城市生活污水停止脱碳预处置，然后进入亚硝化耦合厌氧氨氧化设备停止脱氮，最终ABR—短程硝化—厌氧氨氧化一体化设备的出水总氮去除率在86%~92%，出水COD在20~40mg/L，该工艺的关键点在于为厌氧氨氧化反响器提供适宜的进水。同样地，吴鹏等应用ABR—短程硝化—厌氧氨氧化工艺对城市生活污水处置后，完成了出水总氮质量浓度低于10.0mg/L的处置目的，厌氧氨氧化系统的总氮去除负荷为0.36kg/(m3•d)。曹怀礼应用强化一级处置耦合局部亚硝化—厌氧氨氧化工艺完成了对城市污水中碳、氮、磷的有效去除，经过化学生物一级强化处置后COD、氨氮、总磷的均匀去除率分别到达53%、40%和85%，由于前端投加硫酸亚铁药剂，Fe2+促进了后续局部亚硝化—厌氧氨氧化过程的脱氮才能，最终出水总氮去除率达90%以上。杨岚等经过向城市污水厂后置反硝化SBR系统中投加生物填料，完成了对厌氧氨氧化菌的富集，厌氧氨氧化菌对污水总氮的脱除有着不可无视的作用。张诗颖等在ABR中完成了厌氧氨氧化与反硝化过程协同对生活污水的有效处置，结果标明，当碳氮比为1.0时，出水总氮去除率最高，到达93%，此条件下厌氧氨氧化菌与反硝化菌完成了协同高效脱氮。
综合以上研讨结果能够看出，厌氧氨氧化技术在低氨氮废水处置范畴具有较宽广的应用前景，控制好进入厌氧氨氧化系统的有机碳源量和构成稳定的亚硝化过程是厌氧氨氧化技术在低氨氮废水处置范畴的应用关键。
2.4其他废水
厌氧氨氧化技术除了在以上3种废水的处置中具有普遍的应用外，也被应用于其他废水处置范畴。
任雪松研讨了局部亚硝化—厌氧氨氧化工艺对酚氨废水的处置效能及其调控手腕，实验结果标明：厌氧氨氧化菌对苯酚毒性的耐受水平要高于好氧氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸氮氧化细菌(NOB);当进水酚氮质量比高于1.5时短程硝化菌的活性遭到明显抑止，而进水酚氮质量比控制在0.5左右时利于短程硝化菌的生长，总氮去除效果最好;Candidatuskuenenia和Candidatusbrocadia是酚氨废水脱氮处置过程中的主要厌氧氨氧化菌种。冯兴会等应用短程硝化耦合厌氧氨氧化工艺完成了对氧化铁红废水的有效处置，在沸石曝气生物滤池中胜利启动了亚硝化过程，亚硝氮产量为0.67kg/(m3•d)。实验结果标明，在短程硝化过程的碱度补充方面碳酸钠比碳酸氢钠效果好，且费用低，厌氧氨氧化过程出水总氮去除率稳定在70%以上。林皓应用SBR—UASB组合的工艺方式完成了对合成革废水的脱氮处置，经厌氧滤池脱碳的合成革废水进入SBR停止短程硝化后出水进入UASB反响器停止厌氧氨氧化脱氮，最终出水氨氮质量浓度约15mg/L。总氮浓度约55mg/L，出水COD小于40mg/L，总氮去除率稳定在85%左右，总氮去除负荷为0.41~0.60kg/(m3•d)。张贺凯等在厌氧序批式反响器(ASBR)中启动了厌氧氨氧化过程，对经芬顿工艺处置后的腈纶废水停止深度处置，出水氨氮和COD的去除率分别达95%和85%。何占飞等在ASBR中以好氧硝化污泥为种泥、以经稀释的养猪场废水为进水胜利启动了厌氧氨氧化过程，历时125d，反响器出水总氮去除率达90%以上。DAVEREY等在SBR中应用SAND工艺完成了对光电废水的脱氮处置，SBR的运转分为6个阶段，进水COD和氨氮质量浓度分别为100mg/L和567mg/L，运转8个月后COD去除负荷为0.028kg/(m3•d)，氨氮去除负荷为0.197kg/(m3•d)。
综上能够看出，厌氧氨氧化技术已被用于各种含氮废水的处置中，且获得了很好的脱氮效果。估计将来厌氧氨氧化技术在废水生物脱氮范畴将取代传统硝化-反硝化脱氮工艺，成为主流工艺。
三、厌氧氨氧化技术在我国的应用瓶颈
厌氧氨氧化工艺很好地处理了含氮废水的脱氮难题，且处置过程能耗低、运转本钱低，到达了节能降耗的目的。即便是高碳氮比的废水，经过与其他工艺的组合仍然能够完成高效率、低本钱脱氮。目前，世界上固然已有厌氧氨氧化工业范围反响器在稳定运转，但厌氧氨氧化的工业化进程非常迟缓，特别在我国，种泥缺乏成为限制厌氧氨氧化技术大范围推行的主要瓶颈。厌氧氨氧化菌细胞增殖慢，倍增时间长，且对环境条件敏感，这招致厌氧氨氧化菌的富集培育较为艰难。目前，国内实验室小试范围的厌氧氨氧化菌富集培育研讨曾经较为成熟，经过选择适宜的富集培育设备及办法、优化操作条件并采取强化措施等，可取得高活性和高密度的厌氧氨氧化菌培育物。但是，关于工业设备中厌氧氨氧化菌的驯化培育不断未能获得本质性的停顿。因而，厌氧氨氧化菌的快速增殖和工业级设备厌氧氨氧化菌的富集培育将成为该技术接下来的重点研讨问题。关于厌氧氨氧化种泥缺乏问题，能够从以下几个方面来处理：1)研讨可以有效富集厌氧氨氧化菌的设备和工艺条件;2)研讨厌氧氨氧化菌的代谢途径及其代谢酶的性质，以期找到促进菌种快速增殖的办法;3)研讨适宜的生物促进剂，促进厌氧氨氧化菌的快速生长。
四、结语
厌氧氨氧化技术在脱氮范畴的应用并不是独立的，而是与其他工艺组合应用，特别是短程硝化技术，该技术是厌氧氨氧化脱氮的有力保证。因而，短程硝化过程的稳定控制也是废水生物脱氮范畴的研讨重点之一。关于高碳氮比的废水，前端的除碳预处置工艺的研讨与开发也非常重要，该阶段的处置效果关系到后续厌氧氨氧化脱氮工艺能否胜利运转。目前，厌氧氨氧化技术已被应用于多种废水的脱氮，且处置效果很好。厌氧氨氧化技术的提出推翻了传统的高能耗脱氮技术，成为可使污水处置厂从高能耗转变为低能耗以至零能耗的中心技术，也是完成污水资源化处置的重要保证。
