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主流厭氧氨氧化工藝的研究與應用進(jìn)展-上
2023-12-27
生物脫氮技術(shù)被廣泛用于廢水中氮的去除，在傳統生物脫氮技術(shù)中，氨氮首先被嚴格好氧的氨氧化細菌（ammonia-oxidizingbacteria，AOB）和亞硝酸鹽氧化菌（nitriteoxidizingbacteria，NOB）氧化為亞硝態(tài)氮（NO2－-N）和硝態(tài)氮（NO3－-N），之后異養菌（heterotrophicbacteria，HB）利用有機物提供的電子將硝酸鹽還原為氮氣。此過(guò)程不僅需要消耗大量能量為硝化反應提供氧氣，且常常需要額外補充有機物保證反硝化脫氮的進(jìn)行。厭氧氨氧化技術(shù)（anammox）是20世紀90年代由荷蘭代爾夫特大學(xué)開(kāi)發(fā)的一種新型自養生物脫氮工藝，與傳統脫氮技術(shù)相比，自養型厭氧氨氧化工藝被認為是一種更高效、節能的廢水處理方法，其在厭氧或缺氧條件下以NO2－-N為電子受體，利用厭氧氨氧化細菌（anaerobicammoniaoxidationbacteria，AnAOB）將氨氮直接氧化為氮氣。在節約了硝化反應曝氣能源的基礎上，還無(wú)需外加碳源，且由于A(yíng)nAOB屬自養型微生物，生長(cháng)緩慢，因此，可大大減少工藝的污泥產(chǎn)量。
由于厭氧氨氧化技術(shù)在污水廠(chǎng)節能降耗、綠色環(huán)保方面表現出來(lái)的顯著(zhù)優(yōu)勢，過(guò)去二十年里，國內外研究者對其展開(kāi)了大量研究。截至2021年3月，根據WebofScience數據統計，全球已發(fā)表厭氧氨氧化相關(guān)科技論文4403篇，其中，中國是全球發(fā)表厭氧氨氧化相關(guān)文章最多的國家（共計2054篇，占46.6%）。論文研究方向涉及環(huán)境微生物學(xué)、水資源、生態(tài)學(xué)等83個(gè)方向，具體可細分為：
（1）研究抑制厭氧氨氧化效果的物質(zhì)及其濃度，如氨氮、NO2－-N、有機物、鹽、重金屬、磷酸鹽和硫化物等對厭氧氨氧化過(guò)程的抑制作用影響；
�。�2）研究自養生物脫氮系統中涉及的主要微生物，如AOB、NOB、AnAOB、HB及其相互作用；
�。�3）研究控制NOB生長(cháng)的方法及對應的運行參數，如改變缺氧/好氧狀態(tài)、維持高氨氮濃度、利用底物如游離亞硝酸（FNA）的抑制作用、控制曝氣時(shí)間等；
�。�4）研究不同的厭氧氨氧化工藝、反應器和污泥存在形態(tài)（懸浮污泥，生物膜）對處理效果的影響；
�。�5）研究維持AnAOB生物量的方法。
基于以上多方面的研究工作，厭氧氨氧化技術(shù)日益成熟，且被廣泛應用于工業(yè)廢水、垃圾滲濾液、沼液等高含氮廢水生物處理過(guò)程中，據統計，全球已有超過(guò)110座生產(chǎn)性厭氧氨氧化工程，但其中絕大部分用于市政污水的側流處理。將厭氧氨氧化技術(shù)引入市政污水主流工藝應用，不僅可通過(guò)耦合碳濃縮預處理實(shí)現污水能量回收最大化，而且可顯著(zhù)減少外加碳源量，從而有效降低污水的脫氮運行成本。由于生活污水與工業(yè)廢水、垃圾滲濾液、沼液等高含氮廢水在水質(zhì)、水溫、水量等方面的差異，厭氧氨氧化工藝在污水處理主流工藝應用上面臨很多技術(shù)瓶頸。在日益重視污水資源化、能源化發(fā)展的今天，這種綠色低碳且可持續的脫氮工藝受到越來(lái)越多關(guān)注和研究，主流厭氧氨氧化工藝的工程應用也取得很大的進(jìn)步，下文基于現有研究和應用成果，對該工藝基本情況、工程應用進(jìn)展和主流工藝應用面臨的技術(shù)難點(diǎn)展開(kāi)論述。相關(guān)標簽:
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