刘卫霞 李宗辉 蔺照兰 王红 于晓禹 乔壮明
山东美泉环保科技有限公司 山东济南 250000
摘要：20世纪90年代之前，诸多学者发现某些湖泊底质能够通过发酵过程产生氮气，经日本的Koyama学者深入研究证实，湖泊底质中氮气的产生是由氨氮直接发酵形成的。目前，环境中存在大量因生产和生活活动排放的含氮污水，其干扰了氮素在自然界的正常循环，对人类的生存环境造成了巨大的挑战和威胁，因此，迫切需要一种经济高效的脱氮技术对其进行处理。Anammox菌菌种来源广泛，人工污水处理厂活性污泥中普遍存在Anammox菌。深入的研究表明，在北极的海底冰川中Anammox菌仍然能够存活，说明Anammox菌对环境的适应性很强，这为厌氧氨氧化的进一步发展与实际应用提供了新的思路。
关键词：厌氧氨氧化污水处理工艺；应用；研究进展
1厌氧氨氧化污水处理工艺
1.1亚硝化处理工艺
亚硝化处理方法是最常用的厌氧氨氧化污水处理工艺，实际处理过程可分为两个阶段，每个阶段需要不同的容器和反应条件。首先是亚硝化处理阶段，可以将污水中的50%氨氮元素转化为亚硝态氨，然后进行厌氧氨氧化处理，可以将污水中的剩余氨氮元素转化为氨气，并将第一阶段得到的亚硝态氨经过厌氧氨氧化反应转化为氨气。该处理过程可以实现污水脱氮的目的，而且具有四方面优点，主要包括：（1）第一阶段反应产生的亚硝态盐属于碱性物质，可以与厌氧水产生的重碳酸盐进行反应，达到酸碱平和的目的；（2）在该处理过程中，不同阶段反应在不同容器中进行，可以最大限度的为功能菌提供适宜生长环境，从而降低进水物质的抑制作用；（3）亚硝化处理方法属于联合工艺，实际操作过程较为简便，而且对pH值要求宽泛；（4）亚硝化处理过程降低了NO、N2O等温室气体排放量，不会产生二次污染。
1.2全自养脱氨处理工艺
全自养脱氨处理工艺的英文简称是CANON，主要利用溶解氧控制实现厌氧氨氧化反应，在整个污水处理过程中，自养菌可以将水体的氮、氨元素转变为氮气，达到脱氮的目的。在进行处理时，需要在微好氧环境下进行，主要化学反应包括亚硝化反应和厌氧氨氧化反应，分别生成亚硝氮和氮气。在此过程中，反应需要的亚硝氮菌、厌氧氨氧化菌均属于自养型细菌，因此全自养脱氨工艺的污水处理过程不需要添加其它有机物，在无机微氧环境下可以自行发生反应。但采用全自养工艺需要在污水处理的全工程中对工艺运行环境进行严格控制，从而保证反应的顺利进行。
2厌氧氨氧化污水处理的应用
2.1污泥液废水处理
在利用厌氧氨氧化对污泥废水进行处理的过程中，最为典型的主要包括了污泥压滤液和污泥消化液，通常情况下温度应该控制在30到37摄氏度，而酸碱值应该控制7.0到8.5之间，因为只有在此PH值和温度条件下才最有利于厌氧氧化菌的生长。一些国外研究学者对该项处理技术进行了长时间的反复研究，在2002年的时候终于建成了世界上的亚硝化-厌氧氨氧化组合反应器，并进一步将该反应器应用到了Dokhaven污水处理厂当中。所以，世界上大多数厌氧氨氧化工程都是由污泥液处理而成，有着相当成熟的经验。但由于技术条件的限制，厌氧氨氧化过程中硫化物的影响及减少排放的措施在今后的研究和实际开发中还需要解决一些技术问题。
2.2垃圾渗滤液处理
垃圾渗滤液的特点是氨含量高、有机物浓度高、水质变化、易含有重金属等有毒物质，是一种复杂的污水成分。氨氮浓度一般2000mg/L，与垃圾收集时间的增加会越来越高。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对一些学者对垃圾填埋场渗滤液进行了研究，发现了厌氧氨浸渗不足的现象，这使得厌氧氨氧化技术在处理中成为可能。从垃圾填埋场渗滤液的研究中可以看到，厌氧氨氧化技术大多采用短程硝化-厌氧氨氧化过程中，一些新的技术已被尝试过，但因为它含有大量的有毒物质，很容易使厌氧氨氧化菌种的活性的受到抑制。对于有效稳定的运行性能，需要有效调节和抑制微生物菌群中的渗滤液等，这方面还需要研究和优化相关技术。
2.3城市生活污水处理
随着我国社会经济的快速发展和城市化进程的不断加快，城市工业污水和生活污水的产生也越来越多，想要对这些污水进行有效的处理，更好地实现城市的可持续发展，就必须选用一种处理效果非常好的污水处理技术，并将处理后的水进行再次回收利用，这一问题已经成为我国目前一个迫切需要解决的问题。由于城市污水当中含有大量的磷酸盐、有机碳以及氨氮等各种物质，而这样的水环境刚好是脱氮微生物生长繁殖的最佳环境，所以在对污水的处理过程中应该充分利用其进行污水的有效净化和回收利用，从而实现污水厂能源的自给。但是具体使用的时候，如果水温过低，特别是在冬季环境下，利用该项技术对污水进行处理就存在一定的困难。虽然国外这方面的研究学者对这一问题有了很大的突破，实现污水处理厂的能源自给的希望，但是在实际应用时会受到各种外界因素的影响，如何实现全体扩增或者是在温度比较低的环境下怎样才能有效提升菌群的活性等一系列问题都是在未来研究路上需要解决的问题，只有很好地解决了这些问题才能有效实现对城市污水的有效处理和循环利用。
2.4畜禽养殖污水处理
该污水具有成分复杂、COD浓度高、水质波动大及有机氮含量高等多种特点。采用传统的脱氮技术处理畜禽废水，不仅能耗高而且需要添加碳源，脱氮效果不理想。现代厌氧氨氧化工艺不仅具有传统工艺的优点，还有望成为处理此类废水的替代技术。目前在对畜禽饲养过程中所产生的废水利用厌氧技术进行处理的时候，在操作上仍存在问题，需要进一步优化工艺，找出消除厌氧氨氧化菌的生长障碍的对策，以便在畜禽废水处理领域发挥其最佳效率。
3厌氧氨氧化污水处理技术发展趋势
与传统脱氮技术相比较而言厌氧氨氧化技术不但能够明显降低能耗，还能够大幅度节省成本，其优势极为明显，具有良好的发展前景。污水中氮元素通常的存在形式主要为氨氮和有机氮，因此应用该技术的关键在于处理污水过程中提供稳定的NO2来源，这也是未来在发展厌氧氨氧化技术过程中，必然的发展趋势。另外，因污水具有非常复杂的成分，所以在应用该项技术时需要针对不同类型的水质采取不同类型的工艺，目前我国关于运行该项技术的条件及启动时间准备的尚不够充分，未来在实际应用过程中还需要深入分析影响因素以使启动时间进一步缩短，实现厌氧氨氧化污水处理技术的大范围推广和应用。具体需要在下述几方面进行努力：第一、探讨快速启动厌氧氨氧化的具体方法。第二、寻求切实有效的措施清除掉污水中有毒物质干扰。第三、实现对厌氧氨氧化菌菌种的培养与分离目标等等。
4结语：
厌氧氨氧化为主的工艺如Sharon-Anammox和CANON工艺，已经随着实验室的研究逐渐走向中试和现场应用，并在垃圾渗滤液、污泥消化液、工业废水、养殖废水等方面得到成功应用，未来应用前景广阔。但在其实际应用过程中，仍存在诸多问题需要进一步探讨和研究，主要包括：1)现场应用规模Anammox反应器快速启动与影响机制；2)现场应用环境温度变化，特别是中低温环境对Anammox菌活性的影响机制；3)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；4)除目前已应用的废水水质外，更多低碳氮比Anammox处理的工程化应用研究与推广。
参考文献：
[1]张立成，郑铁强.厌氧氨氧化技术处理污水的应用进展[J].黑龙江科技信息，2014.
[2]廖小兵，许玫英，罗慧东，等.厌氧氨氧化在污水处理中的研究进展[J].微生物学通报，2010.
刘卫霞简介：1984年生，中国海洋大学生态学硕士，水处理工程师
论文作者:刘卫霞,李宗辉,蔺照兰,王红,于晓禹,乔壮明
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第7期
论文发表时间:2018/7/23
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