隨著科技的不斷進(jìn)步, 研究者逐漸開始關(guān)注新型的生物脫氮技術(shù), 厭氧氨氧化 (ANAMMOX) 技術(shù)以其特殊的低耗的特點(diǎn)應(yīng)運(yùn)而生, 并逐漸得以開發(fā)應(yīng)用。本文根據(jù)筆者工作實(shí)踐，對厭氧氨氧化污水處理技術(shù)及實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了分析和探討。

1 厭氧氨氧化反應(yīng)機(jī)理

 根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者的研究, 厭氧氨氧化指的是在厭氧的條件下, 以氨氮 (NH4N) 為電子供體, 亞硝酸氮 (NO2N) 為電子受體, 以CO2或HCO3為碳源, 通過厭氧氨氧化菌的作用, 將氨氮氧化為氮?dú)?(N2) 的過程。其中, 在厭氧氨氧化的過程中, 也產(chǎn)生了中間產(chǎn)物聯(lián)氨 (N2H4) 以及羥氨 (NH2OH) 。在厭氧氨氧化的反應(yīng)中只對CO2以及HCO3產(chǎn)生了消耗, 并沒有進(jìn)行外加碳源, 因此不但能夠有效實(shí)現(xiàn)成本的節(jié)約, 也防止了反應(yīng)中產(chǎn)生的二次污染;反應(yīng)過程中幾乎不產(chǎn)生N2O, 能夠有效避免傳統(tǒng)脫氮造成的溫室氣體排放;反應(yīng)過程產(chǎn)堿量為零, 無需添加中和試劑, 并較為環(huán)保。

2.影響厭氧氨氧化的主要因子

 Anammox菌生長相對緩慢，倍增時(shí)間為11～29d，且對周圍環(huán)境要求很高，周圍環(huán)境的波動對Anammox效果有嚴(yán)重的影響。因此，如何選擇和控制Anammox菌影響因素，對于快速和穩(wěn)定培育Anammox菌，具有非常重要的意義。

2.1溫度對厭氧氨氧化的影響

 溫度能明顯影響Anammox活性，在合適的溫度范圍內(nèi)Anammox菌才會表現(xiàn)出較好的反應(yīng)活性，提高反應(yīng)器的運(yùn)行效能。溫度在26～37°C之間變化時(shí)，氮去除速率在1.51～1.84kg/（m3?d），當(dāng)溫度低于20°C時(shí)，反應(yīng)器氮去除會快速下降，特別是當(dāng)溫度低于15°C時(shí)，反應(yīng)器氮去除速率下降到0.55kg/（m3?d），從而抑制Anammox反應(yīng)。對其進(jìn)行線性擬合發(fā)現(xiàn)，低于20°C時(shí)溫度與氮去除速率具有明顯的線性關(guān)系。

2.2pH對厭氧氨氧化的影響

 在Anammox過程中，pH是一個(gè)非常重要的環(huán)境參數(shù)，它不僅能直接影響Anammox菌，還能通過影響氨和亞硝酸的有效性而間接影響反應(yīng)活性，在多項(xiàng)研究中表明，pH對Anammox活性有重要的影響。pH值和有機(jī)物對Anammox反應(yīng)器的影響明顯，在（20±1）°C下，Anammox反應(yīng)合適的pH值為6.7～8.5。當(dāng)pH值＜6.7或＞8.5時(shí)，將導(dǎo)致游離氨（FA）和游離亞硝酸（FNA）的濃度分別高于8.93mg/L和2.67×10-2mg/L，抑制Anammox反應(yīng)。

2.3溶解氧對厭氧氨氧化的影響

 Anammox菌為厭氧箘，因此，氧氣的存在極易影響Anammox菌活性。保持反應(yīng)器內(nèi)厭氧環(huán)境對Anammox反應(yīng)極為重要，不容忽視。通過改變進(jìn)水堿度、光照條件和溶解氧，發(fā)現(xiàn)水力停留時(shí)間為1.5h條件下，當(dāng)進(jìn)水DO小于3mg/L時(shí)，平均氨氮去除率和亞硝氮去除率分別為99.7%和100%，平均總氮去除負(fù)荷為1.0kg/（m3?d）。溶解氧會使Anammox活性受到抑制，在溶解氧去除后Anammox活性可以得到恢復(fù)。

2.4基質(zhì)濃度對厭氧氨氧化的影響 

Anammox反應(yīng)是氨氮和亞硝酸鹽的生物反應(yīng)，一般來說，亞硝酸鹽既是Anammox的必備物質(zhì)，同時(shí)也是Anammox的限制性基質(zhì)，是毒性物質(zhì)。當(dāng)亞硝酸鹽的含量超過一定限度后，亞硝酸鹽會抑制Anammox活性，影響正常的生長與代謝。

 當(dāng)處理人工配水時(shí)，在中低進(jìn)水濃度下（NO2--N≤400mg/L），與改進(jìn)式連續(xù)進(jìn)水方式相比，宜采用一次性進(jìn)水方式運(yùn)行；在高進(jìn)水濃度下（NO2--N≥400mg/L）改進(jìn)式連續(xù)進(jìn)水方式比一次性進(jìn)水方式優(yōu)勢明顯。

2.5有機(jī)物對厭氧氨氧化的影響

 有機(jī)物對Anammox既有推進(jìn)作用，同時(shí)也會抑制Anammox的活性。推進(jìn)作用主要是特定的有機(jī)物可作為能源被Anammox所利用，維持Anammox的生理代謝，同時(shí)也能調(diào)節(jié)碳氮比，使Anammox和反硝化耦合；抑制作用主要表現(xiàn)在有機(jī)物的存在會增強(qiáng)異樣菌的活性，使其與Anammox菌爭奪電子受體亞硝酸鹽。

3 厭氧氨氧化污水處理的應(yīng)用

 隨著對厭氧氨氧化技術(shù)研究的不斷深入, 已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了多種污水處理的實(shí)際應(yīng)用, 如市政污泥液、生活污水、廁所水、焦化廢水、味精廢水以及垃圾滲濾液等的處理, 并逐漸在其他廢水處理領(lǐng)域得以普及和使用。

 但目前對于一些制藥、養(yǎng)殖等高氨氮的工業(yè)領(lǐng)域, 應(yīng)用厭氧氨氧化技術(shù)進(jìn)行污水處理仍較少, 這也是今后需要努力的方向。以下選取幾個(gè)較為典型的厭氧氨氧化污水處理的實(shí)際應(yīng)用效果, 供參考。

(1) 污泥液廢水處理

 較為典型的低碳氮比污泥液廢水有污泥消化液以及污泥壓濾液等, 溫度多30℃~37℃, p H值也多在7.0~8.5之間, 非常適宜厭氧氨氧化菌的生長。國外學(xué)者對亞硝化-厭氧氨氧化技術(shù)的多次優(yōu)化研究, 在2002年就已經(jīng)形成了世界上第①套亞硝化-厭氧氨氧化組合反應(yīng)器, 并在Dokhaven污水處理廠正式投入使用。對污泥液采用厭氧氨氧化技術(shù)處理的工程逐漸在歐洲各國得以展開。

(2) 垃圾滲濾液處理 

垃圾滲濾液的特點(diǎn)是有機(jī)物濃度高、氨氮含量高、水質(zhì)變化大, 且容易含有重金屬等有毒物質(zhì), 因而是一種成分較為復(fù)雜的污水。集中的氨氮濃度一般為2000mg/L, 隨著垃圾堆放時(shí)間的增長還會越來越高。有學(xué)者對廢物填埋場滲濾液進(jìn)行研究時(shí), 發(fā)現(xiàn)了滲濾液中厭氧氨缺失的現(xiàn)象, 才使得對其進(jìn)行厭氧氨氧化技術(shù)處理成為一種可能。 

(3) 城市生活污水處理

 隨著近年來我國城市化進(jìn)程的不斷加快, 城市污水處理行業(yè)的壓力也越來越大。要增強(qiáng)污水處理的效益, 實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展, 就需要實(shí)現(xiàn)城市污水的再利用, 有效實(shí)現(xiàn)能源的循環(huán)回收, 這已成為當(dāng)前的污水處理研究的重要課題。

城市生活污水中含有有機(jī)碳、磷酸鹽以及氨氮等眾多能源, 正符合自養(yǎng)型的脫氮技術(shù)的處理?xiàng)l件, 因而有望實(shí)現(xiàn)污水廠的能源自給。但是對于較低水溫 (8℃~15℃) 的城市來說, 尤其是冬季, 用厭氧氨氧化工藝進(jìn)行城市污水處理仍是較大的挑戰(zhàn)。

 雖然國外的相關(guān)學(xué)者 (如Lotti等)對于這方面已有了突破性研究, 對于中試 (4m, 19℃±1℃) 的階段性研究也有所進(jìn)展, 有望實(shí)現(xiàn)污水處理廠的能源自給, 但在實(shí)際技術(shù)工程應(yīng)用的過程中, 仍存在諸如低溫條件下如何提高菌性活體、如何實(shí)現(xiàn)全體擴(kuò)增等問題, 需要在未來的研究發(fā)展中有所突破, 才能使其在處理城市污水中得以更好地運(yùn)用。

(4) 畜禽養(yǎng)殖污水處理

該類污水的特點(diǎn)是COD濃度高、成分復(fù)雜且水質(zhì)波動大, 還存在一定的有機(jī)氮。使用傳統(tǒng)的脫氮技術(shù)進(jìn)行畜禽養(yǎng)殖污水處理時(shí), 不僅能耗高, 還需要加補(bǔ)碳源, 脫氮效果也不理想。而現(xiàn)代的厭氧氨氧化工藝有著傳統(tǒng)技術(shù)沒有的優(yōu)勢, 有望成為處理該類廢水的備選工藝技術(shù)。

 當(dāng)前在對豬場廢水厭氧處理的研究中, 還存在著運(yùn)行尚不穩(wěn)定的問題, 需要進(jìn)一步優(yōu)化工藝, 找到處理影響厭氧氨氧化菌生長障礙的對策, 才能發(fā)揮其在畜禽養(yǎng)殖污水處理領(lǐng)域的佳效能。

4 結(jié)語 

當(dāng)前階段國內(nèi)對厭氧氨氧化工程運(yùn)行的條件以及啟動的時(shí)間等方面的研究, 相對來說還不太夠, 需要在未來的實(shí)踐過程中進(jìn)一步研究其影響因素, 以縮短啟動時(shí)間, 實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化污水處理技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

廣東省佛山市南海區(qū)慧星化工有限公司

 聯(lián)系方式:18664218741 

公司傳真:0757-81826805 

公司地址:廣東省佛山市南海區(qū)大瀝鎮(zhèn)博愛東路高鳴城慧星化工有限公司