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北京排水集团的“红菌”脱氮技术研究和中试

彭永臻院士的学生--张树军博士在到北京城市排水集团工作之后，在公司的持续支持下开展了“红菌”脱氮技术的研究工作，从实验室研究到中试及示范再到产业化推广都取得了不错的成果。

北京城市排水集团张树军博士

张树军博士取得了四个方面的成果：研发了生产性规模的红菌富集和纯化技术;芮诺卡红菌生物脱氮工艺及集成技术;红菌种菌生产、储存及复壮技术;低碳氮比城市污水厌氧氨氧化脱硫技术。这种情形是国内水业不多见的优秀案例。

工程应用：Mainstream/生物膜——西安第四污水处理厂

西安第四污水处理厂设计总规模50 万吨/天，一期规模为25 万吨/天，采用倒置A/A/O工艺，执行一级B排放标准，后经升级，改造为正置A/A/O工艺，在缺氧及厌氧池投加填料并延长HRT，通过搅拌+曝气实现填料流化，出水水质成功由一级B提升为一级A标准。

该厂的MBBR在长期运行后，缺氧池和厌氧池内所投加填料表面生物膜呈现微红色。由于Anammox细菌富含细胞色素c等蛋白，红色为其区别于其他脱氮微生物的特征颜色。这暗示Anammox有可能在填料表面实现了富集。

国内不同单位通过污泥厌氧氨氧化活性测试、基因组学测序、同位素示踪反应等多种手段的综合检测，得出两个结论：

填料上确实富集了Anammox细菌，其丰度显著高于悬浮污泥;

Anammox参与到污水脱氮过程，且对TN脱除的贡献率约占15%。

西安第四污水厂Anammox现象的发现像我们提出了如下的问题：

西安第四污水厂现象发生的机制是什么?

边界条件是什么?

如何进一步优化以提升Anammox对TN去除的贡献率?

西安第四污水厂现象是偶然还是必然现象?

如何在其它实际工程中完整复制?

Anammox在城市污水主流程实际应用的挑战

一是如何在低温条件下高效稳定运行?Anammox菌的活性随着温度降低而下降，但只要运行控制得当，该过程是可以在适中温度下进行。

二是如何在高C/N对比、低氮浓度以及低温环境下淘汰或者抑制异养反硝化菌DNB和亚硝酸盐氧化菌NOB?一些控制策略如：残余氨氮、DO限制、短暂缺氧、进水COD限制、好氧SRT的控制等能够实现对DNB和NOB的淘汰和抑制。

三是如何有效保证Anammox菌在反应器内有足够的生物停留时间从而抵消其低生长速率的影响?Anammox反应器的载体或者生物扩增可实现生物持留效果。

Anammox技术应用的启示

从研究的角度，首先要重视对偶然性结果的深入剖析，如果一开始没有科研人员对实验中现象反复的长时间的投入研究，就难以有Anammox的发现;其次是论文发表的必要性以及文献阅读的重要性，如果没有Engelbert Broda教授1977年发表的关于自然界氮循环热力学分析的论文，还有Kuenen课题组成员的阅读，或许厌氧氨氧化的发现还要推后很多年;再次是基础研究的重要性，好的基础研究可以推动厌氧氨氧化的发展;此外，众人拾柴火焰高，科研人员的合作对于新技术的研发是十分重要的。

从技术的角度，一开始Anammox的技术应用就找到了绝佳切入点——高温、高氨氮的污泥消化液;随后发现Anammox菌对有机物、重金属、毒物等具有超强的耐受力;Anammox技术开创了功能菌在复杂污水处理系统实际应用的先河;尽管污水处理系统极其复杂，功能微生物能够在其中发挥重要的作用。

从基础研究到实际应用的过程并不对立，这个过程需要一个投入和成长的过程，还需要产学研的协同合作来实现。

致谢

感谢郑平教授(浙江大学)、胡宝兰教授(浙江大学)、王伟副教授(合肥工业大学)、金仁村教授(杭州师范大学)、黄宝成博士(杭州师范大学)和张正哲同学 (同济大学)提供的宝贵资料。

原标题：JIEI | 俞汉青：厌氧氨氧化废水处理技术发展和应用启示（下）

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