厌氧氨氧化在城市污水主流处理工艺中的应用

北极星环保网讯:厌氧氨氧化工艺已经广泛应用于侧流处理，但在主流条件下应用时，尚存在一定难度。在主流应用时，需要先对污水进行预处理，消除碳、磷的影响，然后再通过控制温度、溶解氧等因素来保障厌氧氨氧化过程的有效进行。影响厌氧氨氧化在主流工艺中应用的因素包括温度、pH和进水C/N等，还需考虑污泥形态、NOB抑制等问题，以保证主流工艺运行的稳定性。此外，厌氧氨氧化在侧流条件下的启动及主流条件时的稳定运行，均需通过多因素控制来实现。

厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation，Ana-mmox)的发现为污水脱氮提供了一种新的方式。与传统的硝化/反硝化脱氮工艺相比，Anammox可以减少100%的有机碳源投加量，降低60%的曝气量，产泥量也会减少90%。这些优势吸引了国内外大量科研人员对其进行研究，进而推动了以Anammox为基础的脱氮工艺的发展，特别是在垃圾渗滤液、污泥消化液、工业废水等侧流城市废水处理中均取得了较好的效果。

与侧流相比，城市污水主流具有更低氨氮质量浓度(9～67mg/L)，更低运行温度(冬季10～16℃)的特点。这意味着，在主流条件下氨氧化菌(AOB)的生长速率比亚硝酸盐氧化菌(NOB)低;同时，游离氨(FA)和游离亚硝酸(FNA)对NOB的抑制将不复存在。

NOB的增殖会导致大部分的氨转化为NO3-，而非N2，不能提高污水中总氮的去除率。而且，城市污水中的有机物会促进异养微生物的增殖，在有机物存在时，厌氧氨氧化菌(AnAOB)的生长速率比异养菌慢，从而抑制了AnAOB的生长，进而影响污水处理效果。

此外，在城市污水处理过程中，温度、氮浓度、有机物浓度等因素随季节而变化，也会影响工艺性能。因此，将Anammox应用于城市污水主流处理工艺时，常需要对污水进行前处理。

1前处理方式及作用

城市污水中通常混杂有泥沙、悬浮物、有机物等物质，前两者会对污水处理厂的管路、构筑物造成影响，而有机物会促进异养菌的增殖，从而影响Anammox工艺的性能。此外，污水中的磷也会抑制AnAOB。研究表明，当水中磷>620mg/L时，颗粒污泥和悬浮污泥的比厌氧氨氧化活性(SAA)会明显受到抑制。

Anammox工艺有能源回收甚至产能的潜力，可以通过多级碳氮磷分离，分别对各物质进行处理，实现资源的高效回收。因此，为了保证AnAOB更好地生长繁殖，同时实现碳、磷等资源和能源的回收，需要对城市污水进行碳氮磷分离。

Anammox在侧流应用时，其进水常为污泥厌氧消化液，当采用两段式部分亚硝化/厌氧氨氧化(partial nitritation Anammox，PN/A)工艺(见图1)时，原水先进入硝化反应器，通过控制硝化反应器的运行条件，实现短程硝化。

图1两段式Anammox工艺

经过沉淀池后，清液进入厌氧氨氧化反应器，出水回到城市污水主流。而主流Anammox的进水需通过格栅、沉砂池常规处理后，再进行预处理，即碳氮磷分离(见图2)，或采用侧流富集、主流强化的方式(见图3)，通过厌氧氨氧化菌的补给，确保处理效果。

图2预处理的主流Anammox工艺

图3Strass污水处理厂Anammox工艺

碳捕捉可以采取多种方式。XiaojinLi等用混合厌氧反应器对进水进行厌氧预处理，去除了92%的COD，使PN/A进水COD为22mg/L。但混合厌氧反应器中会积累硫酸盐还原菌，将进水中的硫酸盐还原为硫化物。

硫化物一方面会对微生物直接造成毒理影响，另一方面可以作为反硝化细菌的电子受体，影响Anammox性能。M.Laureni等将城市污水进行初沉后，接入好氧SBR反应器(12L，SRT为1d)以去除COD，结果表明，出水NH4+-N为(21±5)mg/L，残余总COD为(69±19)mg/L，COD去除率达到80%以上。

也有研究认为，可以联合2种处理方式，即污水在进入厌氧消化段之前，先通过低污泥停留时间(SRT)的好氧段，实现产甲烷的最大化。荷兰鹿特丹Dokhaven污水处理厂采用A-B工艺设计，BOD在A段(HRT=1h，SRT=0.3d)中通过高负荷反应器去除，使污水中大部分碳转化进入污泥，以得到最大化的产甲烷量。

另外，采用短程反硝化耦合Anammox工艺处理实际生活污水时，短程反硝化不仅可以消耗污水中的有机物，还能将NO3-还原为NO2-，满足Anammox的进水要求。

预先将污水中的磷进行去除或回收，能使后续Anammox工艺取得更好的脱氮效果，常用的方法有生物除磷和化学除磷。生物除磷是利用聚磷菌对原水中的磷进行去除，化学除磷则采用投加FeCl3、AlCl3等化学除磷药剂的方法，将磷从污水中沉淀分离。

荷兰鹿特丹Dokhaven污水处理厂的工艺流程中，在A段投加FeCl3，有效地将进水中的磷降低为1mg/L，为B段的Anammox工艺创造了有利条件。

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