厌氧氨氧化在城市污水主流处理工艺中的应用

主流条件下，水中的FA不足以抑制NOB的活性，特别是长期处在低氧条件时，NOB对氧的竞争要比AOB强，这也导致系统中更容易产生硝酸盐而非氮气。但E.Isanta等发现，不同属的NOB对氧的亲和力不同。DO较低时，硝化杆菌的活性弱于AOB，这为NOB的抑制提供了可能。不过，如何在启动阶段使硝化杆菌在菌群内占比最大，需要进一步研究。

2.4系统构成

PN/A工艺的系统构成有一段式和两段式2种，在已投入生产的以PN/A为基础工艺的污水处理厂中，一段式占比近90%，其主要应用于侧流。一段式基建费用低，一氧化氮、一氧化二氮排放量少，可以降低对大气的污染程度。

但一段式的运行通常受到DO和NO2-的影响，DO需控制在较低浓度;NOB消耗NO2-会造成Anammox过程底物不足。两段式是在2个反应器内分别进行短程硝化和Anammox过程，且只对短程硝化段进行曝气，Anammox可以在缺氧条件下运行，避免了NOB竞争NO2-。另外，在处理高氨氮废水时，两段式相对于一段式工艺运行成本较低，可以一定程度上补偿高基建投入。

一段式PN/A在侧流上的应用已日渐成熟，但城市污水主流具有温度低、氨氮浓度低、氮负荷不稳定以及出水水质要求严苛等特征，因此其在主流上的应用将面临更大的挑战。两段式工程上应用相对较少，基建成本偏高等经济因素可能限制其在主流条件下的应用。

3、Anammox在主流处理工艺中的稳定运行

由于AnAOB生长速率比AOB慢，所以在PN/A启动阶段，AnAOB的富集是限制步骤。大多数Anammox工艺的启动是从适宜的温度和较高的氨氮浓度条件下开始的，第1座生产规模的厌氧氨氧化污水处理厂的启动进水为厌氧消化液。

在实验室培养中，反应器多接种种泥，运行条件采用阶梯式递减的方式，逐渐稳定地降低温度和氨氮浓度，使AnAOB在不利的运行条件下有较强的活性。对于种泥接种，有研究人员提出了“生态农场”概念，即可以从“农场”中提取部分填料，用以反应器的快速启动。

Anammox在主流水处理工艺中的稳定运行会受到污泥形态、DO、温度、pH等多种因素的影响。污泥形态不同，会造成微生物种类不同，进而影响主流工艺的稳定运行。T.Lotti等研究发现，悬浮污泥中AnAOB的量微乎其微，而在颗粒污泥中存在分层结构，即颗粒污泥的外层为AOB等好氧菌，内层包裹着AnAOB。同样，在生物膜上也会由表及里出现分层结构。

此外，悬浮污泥不易在系统中持留，而颗粒污泥、生物膜有利于微生物在体系中的存留。这表明，生物膜和颗粒污泥在主流Anammox应用中更有优势。

值得一提的是，当颗粒污泥粒径<400μm时，CandidatusJettenia在污泥中占主导地位，说明该属对于脱氮可能有重要的作用。M.Ali等采用凝胶固定法固定微生物，其与颗粒污泥相比，可在短时间内快速提高氮去除负荷，该方法极大地促进了AnAOB在生理、生化等方面的研究。

DO会促进NOB等异养微生物的增殖，为了维持运行稳定，一方面需对DO进行精确控制，另一方面需淘洗出以絮状形态存在的NOB污泥，在体系中仅留下颗粒形态的AOB、AnAOB，以降低异养微生物对工艺稳定性的影响。

AnAOB在低温条件(10、20℃)下长期培养后，可以适应这一温度条件，但温度以及pH的变化会对稳定的体系造成冲击。温度影响效应会随温度的降低而越发明显，这表明在低温条件下，Anam-mox更易失稳。

所以在工艺启动以及稳定运行阶段，温度应逐级阶梯式递减。此外，在低温条件下，适当地提高pH可以保持系统的性能。N.Morales等认为，生物量越大，越有利于抵抗温度等不利条件的影响。

可见，单因素的变化即会对Anammox性能造成影响。因此，为了更好地在主流工艺中维持Anam-mox过程，需要进行多因素控制，以充分保证系统的稳定性。

4结论

(1)厌氧氨氧化在污水主流处理工艺中应用的限制因素主要有低温、低氨氮浓度、较高的C/N以及NOB的生长等。将厌氧氨氧化应用于主流工艺时，通常需要通过预处理来进行碳氮磷分离，尽可能降低有机物和磷对Anammox过程的影响，同时实现资源和能源的回收。

(2)厌氧氨氧化在主流工艺中的稳定运行，可以通过先在侧流条件下对厌氧氨氧化菌进行培养、增殖，获得一定量的Anammox生物量;相对稳定之后，再降低温度、进水氨氮浓度等;在温度、氨氮浓度逐梯度递减时，应合理控制梯度的大小和稳定时间。由于单因素的变化即会造成系统的失稳，因此，通过温度、pH等多因素控制可以维持更好的主流Anammox稳定性。

(3)当今Anammox在污水主流工艺中的应用多为一段式PN/A系统，颗粒污泥、生物膜相对于絮状污泥更适宜AnAOB在系统中的生长和持留，也具有更强的耐冲击性。因此，主流厌氧氨氧化的发展应着重于采用这2种污泥形式。

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