主流厭氧氨氧化工藝的研究與應用進(jìn)展-下

1 厭氧氨氧化技術(shù)工藝及反應器

 

　　1. 1 工藝類(lèi)型

 

　　污水的厭氧氨氧化自養脫氮過(guò)程一般包括兩個(gè)階段：

 

　�。�1）有氧條件下，約一半的氨氮轉化為NO2－-N的部分硝化（partialnitritation，PN）反應階段，反應方程式如式（1）；

 

　�。�2）缺氧/厭氧條件下，AnAOB以第一階段產(chǎn)生的NO2－-N為電子受體，將89%左右的氨氮氧化為氮氣、剩下的氨氮氧化為NO3－-N的厭氧氨氧化反應階段，反應方程式如式（2）。

 

 

　　基于自養脫氮的兩個(gè)反應階段，目前，厭氧氨氧化工藝可以分為兩段式和一體式兩種，分別是指在兩個(gè)單獨的反應器和在同一個(gè)反應器中進(jìn)行PN和厭氧氨氧化反應。在一體式系統中，兩個(gè)反應階段都在一個(gè)反應器中進(jìn)行，兩種功能細菌（AOB和AnAOB）并存，因此，需要嚴格控制曝氣，且由于多種微生物種群共存，其反應器啟動(dòng)時(shí)間較長(cháng)，易受負荷沖擊影響，導致系統不穩定。但一體式系統具有建設成本低、占地面積小、體積負荷大、可有效避免亞硝酸鹽積聚引起的抑制作用等優(yōu)點(diǎn)，因此，工程應用更廣泛。

 

　　與一體式系統相比，兩段式系統的反應器可以獨立調節和控制，更加靈活穩定。將自養脫氮的兩個(gè)反應階段分離，不僅可以?xún)?yōu)化富集AOB和AnAOB，而且可以通過(guò)PN段消除一些有毒有機污染物，避免有毒物質(zhì)和有機物直接進(jìn)入后續的厭氧氨氧化反應器中。但兩段式系統投資成本更高，且由于PN段形成的NO2－-N容易積聚，產(chǎn)生游離亞硝酸抑制作用，系統需匹配PN和厭氧氨氧化兩反應階段的反應速率，系統設計更為復雜。

 

　　目前，在組合PN和厭氧氨氧化反應的基礎上，已開(kāi)發(fā)出多種工藝，包括兩段式的SHARON-Anammox工藝、一體式的亞硝酸鹽完全自養脫氮工藝(CANON)、脫氨工藝（DEMON）、限氧自養硝化反硝化工藝（OLAND），以及同步亞硝化、厭氧氨氧化和反硝化工藝（SNAD）等。在厭氧氨氧化發(fā)展的早期階段，研究和應用主要以SHARON-Anammox工藝為主，該工藝對高氨氮、低亞硝酸鹽污水有較好的處理效果。到2001年，可自發(fā)形成厭氧氨氧化顆粒污泥的CANON工藝問(wèn)世，并迅速受到廣泛歡迎，該工藝中氨氮在A(yíng)OB和AnAOB的共同作用下完成轉化，可用于處理有機質(zhì)含量低的污水，是目前全世界研究應用最多的厭氧氨氧化工藝。與CANON工藝相似的OLAND工藝也逐漸受到關(guān)注，該工藝采用生物轉盤(pán)系統且運行過(guò)程要求嚴格控制曝氣，因此，在實(shí)際工程中比較少見(jiàn)，但在未來(lái)有望得到更廣泛的應用。此外，以控制pH、使用水力旋流器分離AnAOB為特點(diǎn)的DEMON工藝也受到普遍歡迎，已有超過(guò)30個(gè)污水處理廠(chǎng)采用該工藝。

 

　　1. 2 反應器應用

 

　　厭氧氨氧化工藝中，反應器的選擇必須滿(mǎn)足自養型微生物長(cháng)世代周期和污泥截留的需要�；�于以上要求，工程應用中常采用序批式反應器（SBR）、序批式生物膜反應器（SBBR）、移動(dòng)床生物膜反應器（MBBR）、上流式厭氧污泥床反應器（UASB）和厭氧膨脹顆粒床反應器（EGSB）等。其中，SBR是厭氧氨氧化工藝中應用最廣泛的反應器，典型的一體式DEMON工藝就是采用SBR運行。此外，生物膜反應器也非常適合厭氧氨氧化工藝，在生物膜反應器中，氧氣可以被膜外層的AOB消耗，而膜內部形成的缺氧區域有利于A(yíng)nAOB生長(cháng)。配備40%~50%的載體、攪拌器和曝氣設施的MBBR目前已在德國、瑞典等國家廣泛應用。

 

 

　　2 工程應用進(jìn)展

 

　　2. 1 國外工程應用

 

　　從20世紀90年代在荷蘭問(wèn)世至今，厭氧氨氧化水處理技術(shù)不斷取得突破，實(shí)際工程應用也在全球范圍內迅速發(fā)展。如表1所示，處理對象已由工業(yè)廢水、污泥脫水液、垃圾滲濾液等高含氮廢水發(fā)展到市政污水處理等領(lǐng)域。2002年，荷蘭鹿特丹Dokhaven市政污水處理廠(chǎng)采用兩段式SHARON-Anammox工藝處理該廠(chǎng)污泥消化液，建設了全球第一座生產(chǎn)性厭氧氨氧化反應器。之后，瑞典馬爾默Sj?lunda廢水處理廠(chǎng)采用ANITATM-Mox工藝處理污泥脫水液，荷蘭Apeldoorn采用DEMON工藝對厭氧消化液進(jìn)行處理，美國Alex-andria的污水處理廠(chǎng)等采用厭氧氨氧化作為污水處理側流工藝。

 

 

　　研究發(fā)現，AnAOB廣泛存在于自然界中，因此，如何將厭氧氨氧化工藝由側流工藝轉為主流脫氮工藝逐漸成為全球厭氧氨氧化技術(shù)研究發(fā)展的重點(diǎn)。奧地利Strass污水廠(chǎng)為厭氧氨氧化的主流工藝應用拉開(kāi)了帷幕，成為全球首個(gè)在主流工藝上實(shí)踐厭氧氨氧化的污水處理廠(chǎng)。該廠(chǎng)主體采用AB工藝（圖1），A段污泥停留時(shí)間（SRT）較短（＜0.5d），以保證進(jìn)水有機物最大程度地進(jìn)入污泥消化系統用于產(chǎn)沼氣；B段停留時(shí)間較長(cháng)，以去除大部分的氮。該廠(chǎng)于2004年首先在側流工藝中引入厭氧氨氧化DEMON工藝，用于處理高氮負荷的污泥消化液和脫水液，該工藝含有結合硝化和厭氧氨氧化過(guò)程的SBR，并通過(guò)控制低溶解氧和維持長(cháng)SRT（30d），成功抑制了亞硝酸鹽進(jìn)一步氧化。隨后，該廠(chǎng)進(jìn)一步采用DEMON工藝進(jìn)行主流工藝B段升級改造，并通過(guò)將側流工藝穩定富集的AnAOB向主流工藝補給，以及主流工藝系統中污泥顆�；�的形成，其總氮年去除率高于80%，在實(shí)現出水TN＜5mg/L，氨氮＜1.5mg/L的同時(shí)，該廠(chǎng)還因實(shí)現完全能源自給和產(chǎn)能盈余聞名世界。

 

　　新加坡樟宜污水處理廠(chǎng)實(shí)現了世界首例無(wú)需側流工藝接種的主流自養氨氧化工程。該廠(chǎng)處理城市污水達80萬(wàn)t/d，采用分段進(jìn)水活性污泥工藝（SFAS），其工藝流程如圖2所示。

 

 

　　來(lái)自初沉池的污水被均勻分配到5個(gè)缺氧/好氧池（體積比為1:1），每個(gè)缺氧池又被分為4格；缺氧、好氧區的SRT各2.5d，水力停留時(shí)間（HRT）為5.7h左右，二沉池污泥以50%回流比返回至第一個(gè)缺氧池。Cao等對該廠(chǎng)總氮去除途徑進(jìn)行研究，發(fā)現37.5%的總氮通過(guò)自養脫氮途徑去除，27.1%的總氮通過(guò)傳統生物脫氮途徑去除，剩下的氮則隨出水和污泥流出。該廠(chǎng)是迄今為止全球第一座穩定運行主流厭氧氨氧化的污水處理廠(chǎng)，且實(shí)現了在不外加碳源的條件下市政污水的高效生物脫氮，有學(xué)者認為，樟宜污水廠(chǎng)的穩定運行得益于新加坡得天獨厚的水溫條件（28~32℃），因為溫度對AOB、NOB和AnAOB活性有顯著(zhù)影響。研究報道，隨著(zhù)溫度降低至20℃，AOB活性將高于NOB活性；當水溫低于15℃時(shí)，AnAOB活性出現明顯下降，AOB變得比AnAOB更活躍，此時(shí)，AOB生成的亞硝酸鹽和NOB、AnAOB消耗的亞硝酸鹽之間的不平衡將造成系統中亞硝酸鹽明顯的積累，從而對厭氧氨氧化過(guò)程造成明顯抑制。因此，關(guān)于低溫條件下的厭氧氨氧化穩定運行還有很大的研究空間。

 

　　2. 2 國內工程應用

 

　　據不完全統計，目前國內有超過(guò)8座的生產(chǎn)性厭氧氨氧化污水處理廠(chǎng)（表2），其中，不少由荷蘭帕克公司參與設計建造。在通遼市梅花工業(yè)園區，帕克公司于2009年建了世界上最大的自養脫氮反應器，設計脫氮能力達1.1萬(wàn)kgN/d，采用一體式的CANON工藝處理谷氨酸鈉（味精）生產(chǎn)中的廢水。此外，山東湘瑞藥業(yè)有限公司采用4300m3的厭氧氨氧化反應器處理玉米淀粉和味精生產(chǎn)相關(guān)的廢水，設計氨氮負荷達1.42kgN/(m3·d)。山東省濱州市安琪酵母公司引進(jìn)帕克公司的厭氧氨氧化工藝技術(shù)處理高氨氮工業(yè)廢水，該項目是厭氧氨氧化技術(shù)在酵母廢水處理領(lǐng)域的首次工程應用，與該公司原AO工藝相比，厭氧氨氧化反應器在大大節省占地的基礎上，實(shí)現了2.0kgN/(m3·d)的高氨氮負荷穩定運行，這也是厭氧氨氧化反應器目前可承受的最大污泥負荷，其工業(yè)規模遠高于傳統工藝。這些厭氧氨氧化項目的成功實(shí)施大大加速了厭氧氨氧化工藝在國內污水處理中的應用。

 

 

　　除引進(jìn)國外技術(shù)，國內一些研究團隊正積極進(jìn)行自主創(chuàng )新和技術(shù)實(shí)踐，將厭氧氨氧化污水處理技術(shù)的實(shí)驗室研究逐漸轉移到大型污水處理廠(chǎng)中。浙江大學(xué)厭氧氨氧化研究團隊已成功在浙江建設了兩個(gè)生產(chǎn)性厭氧氨氧化污水處理廠(chǎng)，分別處理義烏市的味精廢水（60m3）和浙江省東陽(yáng)市的制藥廢水（10m3）。北京工業(yè)大學(xué)的彭永臻老師團隊也展開(kāi)了對基于厭氧氨氧化工藝的城市污水廠(chǎng)實(shí)現能量自給的可行性研究。隨著(zhù)研究的不斷發(fā)展，2015年湖北十堰垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理廠(chǎng)采用兩段式工藝，將兩級UASB、厭氧氨氧化、膜生物反應器和反滲透（MBR/RO）處理工藝相結合，設計處理量為150m3/d，COD控制在100mg/L，TN控制在40mg/L，氨氮控制在25mg/L，成為國內第一個(gè)使用厭氧氨氧化處理垃圾滲濾液，并解決垃圾滲濾液低碳氮比問(wèn)題的項目。

 

　　除了將厭氧氨氧化技術(shù)用于工業(yè)廢水和污水處理側流工藝，我國在厭氧氨氧化主流工藝應用上也邁出了第一步。西安市第四污水處理廠(chǎng)在原有缺氧/厭氧/好氧（倒置AAO）工藝上（圖3），通過(guò)在缺氧及厭氧池投加填料并延長(cháng)HRT，利用攪拌+曝氣實(shí)現填料流化，將工藝改造為反硝化/厭氧氨氧化工藝，該廠(chǎng)進(jìn)水氨氮為20.3~40.8mg/L，COD/TN為1.2~7.9，全年水溫為10.7~25.2℃。在連續運行的近兩年時(shí)間里，出水水質(zhì)不僅成功由一級B標準提升為一級A標準，且出水總氮顯著(zhù)低于其他工藝，其中，厭氧氨氧化工藝占全廠(chǎng)脫氮份額的15.9%左右。該廠(chǎng)是目前全球第3個(gè)實(shí)現主流厭氧氨氧化工藝的污水處理廠(chǎng)，且全球已有超過(guò)5座污水廠(chǎng)正在嘗試實(shí)踐主流厭氧氨氧化。該廠(chǎng)的實(shí)踐表明，盡管厭氧氨氧化主流工藝應用仍存在一些技術(shù)難題，但仍可預見(jiàn)將會(huì )有更多污水處理廠(chǎng)將其作為主流處理工藝試驗推廣。

 

 

　　3 主流厭氧氨氧化工藝技術(shù)難點(diǎn)

 

　　盡管目前厭氧氨氧化工藝在國內外已有不少工程應用案例，但與側流工藝應用不同，主流厭氧氨氧化工藝應用中面臨著(zhù)市政污水氮濃度低、有機物濃度高、冬季水溫低等技術(shù)難點(diǎn)，導致其在推廣和實(shí)踐上仍存在一定的局限性。下面針對主流厭氧氨氧化工藝應用中出現的AnAOB生長(cháng)緩慢、難富集和工藝運行不穩定等主要問(wèn)題及其研究進(jìn)展展開(kāi)論述。

 

　　3. 1 厭氧氨氧化工藝的快速啟動(dòng)

 

　　目前已知AnAOB廣泛分布于海洋沉積物、油田、河口沉積物、厭氧海洋盆地、紅樹(shù)林地區、海洋冰塊、淡水湖、稻田土壤、湖港區以及海底熱泉等自然環(huán)境中。已明確命名的AnAOB有6類(lèi)屬，超過(guò)23類(lèi)種。此外，也有一些文獻相繼報道了6類(lèi)屬之外一些未知的菌屬。

 

　　反應器中AnAOB的生長(cháng)和富集是實(shí)現厭氧氨氧化自養脫氮的基本前提，然而，AnAOB屬于自養型微生物，在自然環(huán)境條件下，其生長(cháng)速率緩慢，倍增時(shí)間較長(cháng)，難以進(jìn)行快速增殖，同時(shí)，其對生長(cháng)環(huán)境（如溫度、溶解氧、pH等）的要求近乎苛刻，導致厭氧氨氧化工藝的啟動(dòng)要比傳統的硝化反硝化工藝慢，限制了其在污水處理中的工程應用。在荷蘭鹿特丹的世界第一座生產(chǎn)性厭氧氨氧化污水廠(chǎng)中，由于A(yíng)nAOB生長(cháng)速度緩慢且當時(shí)缺乏菌種污泥，原本計劃兩年啟動(dòng)反應器，但啟動(dòng)過(guò)程中出現亞硝酸鹽抑制和硫化物抑制等問(wèn)題，實(shí)際用了3~5年才完成啟動(dòng)工作。第一個(gè)采用DEMON工藝的奧地利Strass污水廠(chǎng)也花了2.5年左右才完成厭氧氨氧化啟動(dòng)。為加快啟動(dòng)時(shí)間，研究人員對不同接種種泥、不同反應器類(lèi)型、不同載體中厭氧氨氧化工藝的啟動(dòng)效果展開(kāi)了大量研究。Wett等在Glarnerland污水處理廠(chǎng)啟動(dòng)中，通過(guò)接種現有厭氧氨氧化工藝種泥，將其啟動(dòng)時(shí)間縮短到50d。Christensson等為減少新反應器的啟動(dòng)時(shí)間，采用MBBR開(kāi)發(fā)了一種ANITA?Mox工藝，其原理是在啟動(dòng)新反應器時(shí)，投加3%~15%已經(jīng)形成了AnAOB生物膜的載體，剩下的則加入新載體材料。為了驗證這一工藝的可行性，2010年瑞典馬爾默的Sj?lunda污水廠(chǎng)首次采用這種方法，在4個(gè)月內完成了厭氧氨氧化反應器啟動(dòng)，氨氮去除率達90%，且系統運行非常穩定；之后在瑞典的Sundets污水處理廠(chǎng)再次驗證了這種啟動(dòng)方式的可行性，該廠(chǎng)在2個(gè)月內便實(shí)現了滿(mǎn)負荷生產(chǎn)。此外，一些研究者通過(guò)將微生物固定在聚乙烯醇（PVA）-海藻酸鈉（SA）凝膠中，實(shí)現了上升流塔式反應器中厭氧氨氧化工藝的快速啟動(dòng)；也有研究發(fā)現，AnAOB的生長(cháng)嚴重依賴(lài)含鐵蛋白，鐵鹽的添加有利于促進(jìn)AnAOB的生長(cháng)富集，當添加0.09mmol的Fe2+時(shí)，厭氧氨氧化啟動(dòng)由70d縮短至50d。還有一些研究結果表明，AnAOB的最大生長(cháng)速率并非受其細胞內在特性限制，而與細胞培養條件有關(guān)，當對AnAOB施加適宜的培養條件時(shí)，其生長(cháng)速率可以顯著(zhù)提高，部分AnAOB細胞倍增時(shí)間可縮短至2~5d。這些研究成果為厭氧氨氧化工藝的快速啟動(dòng)運行和推廣奠定了理論基礎，但在實(shí)際應用中，AnAOB的快速生長(cháng)與污水的pH、溫度、亞硝酸鹽濃度、溶解氧、SRT、有機物濃度、鹽度等因素緊密相關(guān)。此外，污水的組成、有毒化合物的存在和反應器的類(lèi)型等因素也會(huì )影響AnAOB的活動(dòng)，并改變其群落結構。盡管目前實(shí)驗室已提出了一些縮短厭氧氨氧化反應器啟動(dòng)時(shí)間的方法，但未來(lái)仍需工程實(shí)踐來(lái)進(jìn)一步驗證這些方法的可行性。

 

　　3. 2 AnAOB 的富集

 

　　AnAOB的富集方法可大致分為兩大類(lèi)。一類(lèi)是通過(guò)將懸浮態(tài)的活性污泥固定，形成生物膜或顆粒污泥，實(shí)現AnAOB的截留，由于細菌種群的緩慢生長(cháng)，保持厭氧菌生物量對于厭氧氨氧化工藝的穩定運行至關(guān)重要。Jia等研究發(fā)現，在反應器內投加載體材料形成生物膜，或通過(guò)培養形成顆粒污泥的方法可有效避免AnAOB的流失。目前，已有多種載體材料被用于A(yíng)nAOB的富集。Fernández等用沸石顆粒作為載體材料，發(fā)現帶負電荷的沸石能夠吸引并聚集帶正電荷的銨離子，沸石的投加可提高反應器內AnAOB的富集度，隨出水流失的生物質(zhì)量顯著(zhù)降低。Miao等用聚乙烯海綿作載體材料處理滲濾液，發(fā)現基于該載體的處理工藝能實(shí)現很高的脫氮效率，形成的生物膜使AnAOB的基因比例從1.3%增加到13.3%。此外，由緊密的微生物聚集體組成的顆粒污泥不僅具有較高的沉降速度，而且可以避免生物量隨出水流失，形成的厭氧氨氧化顆粒污泥具有較高的沉降速度、較高的脫氮率、較低的基礎設施成本的顯著(zhù)優(yōu)勢。為了優(yōu)化實(shí)際工程應用效果，涌現出大量關(guān)于厭氧氨氧化顆粒污泥的研究。Tang等認為，選擇合適的接種污泥，同時(shí)增加進(jìn)水氮負荷可以有效提高顆粒污泥的形成速率，從而提高反應器的脫氮性能。但顆粒污泥的實(shí)際應用也存在一些局限性，Chen等研究表明，這種厭氧菌顆粒浮選和后續的沖洗過(guò)程會(huì )破壞厭氧氨氧化工藝的穩定運行。此外，顆粒污泥的尺寸大小也會(huì )影響厭氧氨氧化反應的進(jìn)行，過(guò)大的顆粒污泥會(huì )影響基質(zhì)的擴散和反應速率，反而抑制了AnAOB的活性。An等研究了不同大�。�0.5~1.0、1.0~1.5、>1.5mm）的顆粒污泥的物理性質(zhì)和反應性能，結果表明，1.0~1.5mm的顆粒污泥AnAOB活性最高，3種尺寸的顆粒污泥的氮負荷分別為0.55、0.62、0.52gN/(gVSS·d)。

 

　　另一類(lèi)AnAOB富集的方法是利用NOB、HB和AnAOB之間的競爭關(guān)系，保證AnAOB在體系中成為優(yōu)勢菌屬，三者之間的關(guān)系如圖4所示。目前，已發(fā)現可通過(guò)減少SRT、降低pH、控制曝氣時(shí)間降低DO等方法來(lái)調控NOB和HB的生長(cháng)，以增加體系中AnAOB的生物量。這些方法可分為兩大途徑：（1）通過(guò)調控工況促進(jìn)AOB和AnAOB的生長(cháng)活性，并通過(guò)調控NO2－-N和NO3－-N濃度，在降低HB的同時(shí)抑制NOB的生長(cháng)；（2）從系統中清除NOB（NO2－-N→NO3－-N）和HB，同時(shí)保留AOB（NH4+-N→NO2－-N）和AnAOB。但由于這些方法要求特殊的生長(cháng)條件，如低pH值和較高水溫，或是只適用于間歇曝氣的反應器中（嚴格控制曝氣時(shí)間），甚至可能會(huì )降低AOB活性（如較低DO），因此，這類(lèi)富集方法還不能廣泛在全規模污水廠(chǎng)中采用。

 

 

　　進(jìn)水有機物的濃度也會(huì )對AOB和AnAOB的生長(cháng)造成顯著(zhù)影響。由表3可知，厭氧氨氧化工藝適用于處理進(jìn)水C/N較低的廢水，因為在高有機物濃度條件下，HB會(huì )與自養的AOB和AnAOB競爭底物（DO和NO2－-N）和生存空間，不利于自養脫氮過(guò)程。Chen等發(fā)現，當進(jìn)水C/N從0.5:1增加到0.75:1時(shí)，硝化/厭氧氨氧化工藝的脫氮效率從79%降低到52%。但對主流厭氧氨氧化工藝的應用來(lái)說(shuō)，實(shí)際市政污水的進(jìn)水有機物含量（一般C/N為4:1~12:1）遠遠高于自養微生物生長(cháng)所需的有機物含量。因此，一些研究者提出，可在PN/厭氧氨氧化工藝之前進(jìn)行脫碳預處理（如進(jìn)行消化產(chǎn)能等），以降低進(jìn)入厭氧氨氧化工藝中的有機物含量。但關(guān)于脫碳預處理工藝的實(shí)際應用和控制條件等仍需要進(jìn)行實(shí)踐研究。

 

 

　　3. 3 厭氧氨氧化工藝的穩定運行

 

　　3. 3. 1 穩定NO2－-N供應

 

　　NO2－-N和氨氮是厭氧氨氧化反應的底物，由于氨氮是污水中含氮化合物的主要存在形式，因此，穩定地為厭氧氨氧化反應提供NO2－成為了污水自養脫氮工藝的關(guān)鍵。污水中NO2－-N有兩個(gè)形成途徑：其一是通過(guò)將氨氮氧化為NO2－的亞硝化過(guò)程產(chǎn)生（NH4+-N→NO2－-N）；其二是通過(guò)將NO3－還原為NO2－的部分反硝化過(guò)程產(chǎn)生（NO3－-N→NO2－-N）。后者可同時(shí)實(shí)現NO3－-N的去除和NO2－-N的供應，且相較于完全反硝化過(guò)程，部分反硝化過(guò)程還可減少N2O等溫室氣體的排放以及減少40%左右的碳源投加量，大幅節省運營(yíng)成本。因此，作為一種綠色經(jīng)濟有效的主流脫氮工藝替代方式，基于部分反硝化/厭氧氨氧化的工藝得到了全球研究者的廣泛關(guān)注。

 

　　盡管NO2－是厭氧氨氧化過(guò)程的重要底物，但過(guò)量的NO2－累積在厭氧氨氧化系統內時(shí)會(huì )對AnAOB有毒害作用。不同來(lái)源的AnAOB以及不同污水處理系統中NO2－的抑制濃度不同（表4）。此外，試驗發(fā)現，反應器中氨氮的存在與否也會(huì )顯著(zhù)影響NO2－對AnAOB的毒害作用。在氨氮存在的條件下，抑制50%的AnAOB活性需要384mg/L的NO2－-N。但在無(wú)氨氮的條件下，質(zhì)量濃度為53mg/L的NO2－-N就能降低AnAOB一半的活性。

 

 

　　3. 3. 2 低溫運行

 

　　AnAOB的最適生長(cháng)溫度為30~40℃，如何在低溫（10~16°C）條件下實(shí)現厭氧氨氧化工藝的穩定運行是厭氧氨氧化技術(shù)主流工藝應用和推廣的瓶頸之一。盡管已有一些實(shí)驗室研究報道厭氧氨氧化工藝在低溫下也可取得較好的脫氮效果，但由于A(yíng)nAOB在低溫下的低活性、低生長(cháng)速率，以及市政污水水溫的季節性波動(dòng)，主流工藝應用中可能還需要延長(cháng)生物膜SRT來(lái)保證反應器內有足夠量的AnAOB。

 

　　3. 3. 3 主流工藝應用

 

　　目前，全球范圍內正在積極展開(kāi)對主流厭氧氨氧化工藝的試點(diǎn)和工程化研究，但還沒(méi)有能長(cháng)期穩定運行的成熟主流厭氧氨氧化技術(shù)。因此，為了推進(jìn)主流工藝應用的進(jìn)程，一些研究者提出，可以通過(guò)將側流工藝中的優(yōu)勢微生物接種至主流工藝中，增強主流工藝系統中有益的微生物群落（如AOB和AnAOB），從而加速反應器的啟動(dòng)和穩定運行。此外，在線(xiàn)監測和智能化控制也是保障主流厭氧氨氧化工藝穩定運行的關(guān)鍵，系統的穩定運行必須依靠在線(xiàn)傳感器對NH4+-N、NO3－-N、NO2－-N、pH和DO含量的及時(shí)測定和調控。

 

　　4 結語(yǔ)與展望

 

　　盡管目前厭氧氨氧化技術(shù)的主流工藝應用技術(shù)還不十分成熟，但經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，厭氧氨氧化技術(shù)工程應用已遍布全球，近幾年國內對厭氧氨氧化的研究和工程應用也取得了很大的進(jìn)展和突破。鑒于市政污水處理廠(chǎng)主流工藝應用與側流工藝應用在水質(zhì)、水溫、處理規模等方面的差異，針對主流厭氧氨氧化工藝面臨的工藝啟動(dòng)較慢、AnAOB富集、硝酸鹽濃度控制困難、冬季水溫低等技術(shù)難點(diǎn)，現有研究已發(fā)現，可通過(guò)接種現有厭氧氨氧化工藝種泥、形成生物膜或顆粒污泥、調控微生物種群、組合其他工藝等方法破解以上難題。面對巨大的污水處理市場(chǎng)，預計我國將在不久的將來(lái)成為厭氧氨氧化技術(shù)應用的主要市場(chǎng)，未來(lái)的研究在優(yōu)化操作條件和開(kāi)發(fā)智能化控制系統的同時(shí)，還可在以下幾方面作進(jìn)一步研究。

 

　�。�1）一體式厭氧氨氧化工藝由于具有較低的建設和運營(yíng)成本，在實(shí)際應用中受到歡迎，未來(lái)可針對一體式厭氧氨氧化系統過(guò)程控制和工藝操作參數優(yōu)化做進(jìn)一步研究，在保障穩定運行的同時(shí)，還應強化控制N2O的排放。

 

　�。�2）盡管實(shí)驗室研究已經(jīng)證明厭氧氨氧化工藝適用于處理各類(lèi)廢水，但在實(shí)際工程應用中，面對污水復雜的組成成分，厭氧氨氧化工藝的成功穩定運行仍面臨巨大的技術(shù)難題。例如，目前尚未對抗生素、各種藥物和酚等與厭氧氨氧化系統的相容性進(jìn)行充分的研究，未來(lái)應擴大各種新興污染物對厭氧氨氧化工藝影響及機理的研究。

 

　�。�3）將厭氧氨氧化工藝由側流工藝轉向主流工藝應用已經(jīng)成為全球厭氧氨氧化技術(shù)發(fā)展的趨勢，但主流工藝應用仍面臨著(zhù)啟動(dòng)緩慢、市政污水有機物濃度高、低溫與低氮條件難運行等問(wèn)題，除解決這些問(wèn)題，未來(lái)還應加強厭氧氨氧化工藝生物除磷效果和機理的研究。