摘要：目前常规的生物脱氮工艺很难满足氮排放标准。这类工艺由于缺少易生物降解的碳源而需设法人为投加，增加了运行费用和碳排放量，为此研究者不断探究合适的新工艺。下面笔者就厌氧氨氧化技术处理市政污水进行简要分析。
关键词：厌氧氨氧化技术；处理；市政污水
1厌氧污泥源概述
据报道，厌氧污泥更易富集培养Anammox菌，加速Anammox反应器的启动。一方面，此类污泥含有丰富的可与Anammox菌共生的微生物。这些微生物长期处于厌氧环境，与Anammox污泥生境相同，有利于Anammox菌的生长；另一方面，厌氧的无机生境，使得污泥源中Anammox菌的DNA含量偏高，对提升Anammox菌的活性具有辅助作用。但关于最适厌氧污泥性质形态的研究结果有所不同。吴鹏等，通过比较好氧硝化污泥、厌氧亚硝化污泥、厌氧亚硝化污泥和反硝化污泥启动MBR反应器发现，厌氧亚硝化污泥在快速启动及氨氮去除负荷中表现最佳，表明厌氧亚硝化污泥最适宜作为污泥接种源。也有学者研究了低温状态（13℃）下接种絮状硝化污泥、厌氧颗粒污泥及絮状反硝化污泥的CAMBR反应器，结果表明：厌氧颗粒污泥在45d后即表现出明显的Anammox活性，用于增强主流污水的Anammox应用具有一定的可行性。并且颗粒污泥相比絮状污泥具有更多样的微生物群落，其中所含的Ca.Brocadia、Ca.Jettenia等生长速率极大的Anammox菌属能促进Anammox的快速启动，非常适用于城市污水的处理。
2反应器
作为微生物生长繁殖的场所——反应器应具有以下特征：（1）生物截留性能好；（2）运行稳定；（3）无死角区或无局部高底物浓度区；（4）维持厌氧环境和密封性能强；（5）具有较高的固液传质效率。由于Anammox反应器不能满足全部的理想条件，从而衍生出调控运行策略、改良反应器以及固定化微生物等应对手段。
2.1上流式厌氧污泥床反应器（UASB）
与其他类型的反应器相比，UASB借助独特的气液固三相分离装置，能形成具有良好沉降性能的颗粒污泥，大大提高了反应器中的生物量，从而促使Anammox快速启动。李媛等通过UASB反应器培养Anammox颗粒污泥，历时68d获得具有对总氮去除率在90%以上能力的颗粒污泥。UASB良好的密闭性有利于营造厌氧环境，加速Anammox颗粒污泥培养。Z.Shi等借助UASB反向启动Anammox，历时80d观察到Ca.Kuenenia生物量占比为16.1%，Anammox菌在UASB反应器内短时间大量富集。S.Cao等采用以Anammox颗粒污泥为核心的UASB处理低温污水，反应器在26d启动后进入稳定状态，系统内反硝化细菌活性大大提高，促进了Anammox菌的生化反应。
2.2序批式反应器（SBR）
SBR反应器主要特征是间歇操作，而主流市政污水大多连续排放且流量波动大，故间歇反应器至少为2个或3个以上为宜。SBR既可作为Anammox前处理工艺，又可作为Anammox脱氮反应器。P.Jin等研究了两级式PN/A工艺处理市政污水，鉴于进水水质波动（NH4+-N质量浓度为32~79mg/L），连接两平行SBR反应器去除有机物和获取稳定的亚硝酸盐积累（>93%氨氮去除率）。Y.Miao等采用SBR反应器处理学校生活污水，发现调控C/N增加了1.1~2.5，Anammox菌的丰度和活性也随之提升。C/N适量的增加促进了Anammox的活性表达，但C/N过高时Anammox菌会被反硝化菌替代。由于SBR反应器抗冲击负荷能力弱，对难降解有机物的去除率偏低。
2.3膜生物反应器（MBR）
城市污水进水有机物浓度较大时，生物膜增长过快且会发生堵塞，易造成反应器阻力损失大、运行成本提高的不良后果；同时COD浓度过高，不仅会抑制Anammox活性，异养菌将在生物膜上过量繁殖竞争污水中存在的亚硝酸盐和抑制Anammox菌的生存空间。常需在MBR前对城市污水进行除碳处理，以降低进水COD浓度。
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2.4膨胀颗粒污泥床（EGSB）
EGSB实质上是改进的UASB反应器，EGSB反应器上升流速高（是UASB的4倍）颗粒污泥床处于部分或全部膨化状态，再加上产气的搅拌作用，使污水与颗粒充分接触，固液传质效果更好，可消除死区。Y.Wu等运行改良EGSB反应器（CEGSB）40d即可启动Anammox反应，相比普通EGSB22%的Anammox菌丰度，CEGSB富集了49%Anammox生物量。房安然证实了EGSB反应器在启动Anammox工艺方面具有优势，利用EGSB反应器富集培养出的污泥Anammox活性提高了约7倍。EGSB较强的Anammox菌富集和污泥截留能力，对于Anammox应用于主流污水的快速启动和稳定运行具有实践价值。
2.5厌氧折流板反应器（ABR）
ABR具有污泥持留能力强，微生物相有效分离，各格室污泥混合程度低，且不同格室可以控制差异化反应体系，降低传统混合体系中有机物对Anammox的直接抑制等特点，处理城市主流污水时脱氮效果较理想。
3底物供给方式对Anammox处理市政污水的影响
3.1亚硝化（短程硝化）
市政污水进行亚硝化前处理时，最重要的是控制亚硝化反应进程，匹配两段反应器使出水满足Anammox进水基质比。有研究表明，控制亚硝化出水NO2--N/NH4+-N为1.2~1.5，COD为60~70mg/L，Anammox脱氮性能良好。实际污水处理时，最适短程硝化出水的基质比却说法不一。林皓认为短程硝化出水NO2--N/NH4+-N为1.3~1.8，COD为60~120mg/L较为适宜。蒋杭城等研究了主流短程硝化—Anammox系统，通过控制短程硝化出水NO2--N/NH4+-N为0.78~1.14，COD为40~50mg/L，系统获得了较高的脱氮效果。
3.2短程反硝化
城市污水厂含过量NO3--N的二级出水，可以与少量原水（主要含NH4+-N与有机物）混合引入短程反硝化（PD）工艺，仅实现NO3--N→NO2--N的短程转化，后亚硝酸盐和氨氮作为Anammox底物进行深度脱氮。
4环境因素对Anammox处理市政污水的影响
4.1pH
市政污水水力负荷通常较大，有研究表明，ΔpH与水力负荷负线性相关，即水力负荷较高时，相应Anammox菌数量会减少，H+消耗与ΔpH也会同时降低，导致Anammox处理城市污水脱氮效果恶化。因此，主流污水进水应采用阶梯式增大氮容积负荷的方式，逐渐驯化Anammox菌对负荷冲击的耐受性，提升Anammox的活性同时增加了系统碱度，来维持反应处于最优pH范围，实现Anammox菌活性表达的最大化。
4.2溶解氧（DO）
市政污水中DO浓度相对较高，DO大于2.5mg/L时Anammox活性会受到严重抑制。一般来说，城市污水DO有抑制Anammox活性的作用。市政污水中CO2的脱气会增加DO溶解量，导致Anammox脱氮效果恶化和出水氨氮增加。营造进水处于隔离空气的密闭环境，可阻止CO2的脱气和氧气的溶解，培养Anammox菌的活性和厌氧环境。
5总结及展望
（1）Anammox处理城市污水的启动和稳定运行与污泥源的选取密切相关，接种污泥源应选取含有同步硝化反硝化功能的混合污泥来加速反应器的启动，单一接种污泥源以厌氧（颗粒）污泥为宜。
（2）反应器的选取应综合考虑接种污泥源、污水理化性质、能否长期稳定运行和成本等因素，尽量选用可截流大量生物、快速富集Anammox菌、适应较高水力负荷和不利环境因素冲击的反应器。
（3）Anammox应用于实际污水的底物供给方式应调控短程硝化、短程反硝化反应进程，满足进水基质要求；对温度、pH、DO等多重环境因素变化加以分析调控。鉴于Anammox的实际运行障碍，研究人员开发了海藻糖强化、超声波强化、电气石驯化、海绵铁缓解抑制等新式调控手段，将加快Anammox应用于主流污水处理的进程。
参考文献
[1]陈重军，冯宇，汪瑶琪，等.厌氧氨氧化反应影响因素研究进展[J].生态环境学报，2018，25（02）.
论文作者:余伟
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/20
标签：污泥论文; 反应器论文; 污水论文; 活性论文; 颗粒论文; 市政论文; 负荷论文; 《基层建设》2019年第31期论文;