厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)氨(an)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(Anammox)技(ji)術作為近年來新(xin)興的自養脫(tuo)氮工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi),具有無需外加(jia)碳源、低污(wu)泥產量、低能(neng)耗(hao)等(deng)優勢(shi)。文(wen)中總結了(le)厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)氨(an)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)應用于主流污(wu)水(shui)處理(li)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)時面臨的困難挑戰,分析了(le)厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)氨(an)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)處理(li)污(wu)水(shui)的最(zui)新(xin)研究進(jin)展,闡述了(le)厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)氨(an)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)菌(AnAOB)的截(jie)留、硝(xiao)酸鹽氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)菌(NOB)的抑制、有機物的不利(li)影響等(deng)問(wen)題的具體解決(jue)方案。在節能(neng)減(jian)排的時代要求下,為實(shi)現(xian)能(neng)源回(hui)用、資源回(hui)收的廢水(shui)處理(li)模式,提出了(le)可能(neng)實(shi)現(xian)能(neng)源自給(gei)的工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)組合,為實(shi)現(xian)主流厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)氨(an)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)工(gong)(gong)(gong)(gong)程化(hua)應用提供科學(xue)借鑒。

研究(jiu)亮點(dian)

1、總結分(fen)析(xi)短程(cheng)硝(xiao)化(hua)厭(yan)氧氨(an)氧化(hua)在主流污水應用中難以實現的(de)關鍵問(wen)題；

2、分(fen)析了造成(cheng)這些關鍵問題的原(yuan)因，并(bing)針對每(mei)一(yi)個(ge)問題闡述了學者們所作出的研(yan)究進展；

3、分析(xi)了厭(yan)氧氨(an)氧化(hua)工(gong)藝應用(yong)于實(shi)際主流(liu)污水(shui)的技術路線，從(cong)實(shi)際工(gong)程出發探究短程硝(xiao)化(hua)厭(yan)氧氨(an)氧化(hua)實(shi)際應用(yong)的可行(xing)性。

近些年來(lai)，城(cheng)市(shi)污水(shui)(shui)中氮(dan)(dan)(dan)素(su)污染物(wu)的(de)(de)(de)去除(chu)以及(ji)(ji)越(yue)來(lai)越(yue)嚴格的(de)(de)(de)氮(dan)(dan)(dan)排放標(biao)準已(yi)成為(wei)困(kun)擾(rao)人(ren)們的(de)(de)(de)一大難題。目(mu)前，通過硝(xiao)化/反硝(xiao)化的(de)(de)(de)常規(gui)生(sheng)物(wu)脫氮(dan)(dan)(dan)(BNR)被廣泛應用(yong)(yong)，并作為(wei)許多(duo)(duo)生(sheng)活和工(gong)業廢水(shui)(shui)處理(li)設施實現(xian)脫氮(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)有(you)效方(fang)法，但該過程(cheng)需要(yao)消耗(hao)大量(liang)(liang)的(de)(de)(de)能(neng)(neng)源。城(cheng)市(shi)污水(shui)(shui)中的(de)(de)(de)有(you)機物(wu)含有(you)大量(liang)(liang)的(de)(de)(de)化學(xue)能(neng)(neng)，若能(neng)(neng)將有(you)機物(wu)進(jin)行產能(neng)(neng)回(hui)收(shou)則(ze)可(ke)實現(xian)污水(shui)(shui)廠(chang)能(neng)(neng)源自給(gei)自足，將污水(shui)(shui)處理(li)廠(chang)建成集水(shui)(shui)資(zi)源再生(sheng)、能(neng)(neng)源回(hui)用(yong)(yong)及(ji)(ji)資(zi)源回(hui)收(shou)的(de)(de)(de)多(duo)(duo)功(gong)能(neng)(neng)可(ke)持(chi)續(xu)水(shui)(shui)廠(chang)成為(wei)全(quan)球污水(shui)(shui)處理(li)廠(chang)的(de)(de)(de)發展(zhan)目(mu)標(biao)。基于厭氧氨(an)氧化工(gong)藝的(de)(de)(de)新型生(sheng)物(wu)脫氮(dan)(dan)(dan)技術已(yi)成為(wei)一種有(you)吸(xi)引力的(de)(de)(de)能(neng)(neng)源、資(zi)源高效管理(li)的(de)(de)(de)解決(jue)方(fang)案(an)。

厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)氨(an)(an)(an)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)藝是(shi)(shi)荷蘭(lan)代爾(er)夫特(te)大(da)學的(de)(de)(de)Mulder和Van de Graaf在一個中(zhong)試反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)流(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)床中(zhong)發現的(de)(de)(de)一種新型(xing)經(jing)濟高(gao)效的(de)(de)(de)生物脫氮技術。其(qi)基本原理(li)(li)是(shi)(shi)在厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)條件下厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)氨(an)(an)(an)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)菌(anaerobic ammoniumoxidizing bacteria，AnAOB)利用(yong)亞(ya)(ya)硝(xiao)態氮作為電子受體(ti)，將氨(an)(an)(an)氮氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)N2的(de)(de)(de)自養生物轉化(hua)(hua)(hua)(hua)過程(cheng)。與常規的(de)(de)(de)生物脫氮方法相比，其(qi)優(you)勢在于不需(xu)(xu)要(yao)曝氣(qi)，充(chong)(chong)分降低(di)充(chong)(chong)氧(yang)(yang)(yang)電耗(hao)；無需(xu)(xu)有(you)機碳(tan)源，節約了(le)外加(jia)碳(tan)源所(suo)需(xu)(xu)的(de)(de)(de)運行費(fei)用(yong)；不涉(she)及異(yi)養型(xing)的(de)(de)(de)反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)菌，降低(di)了(le)剩余污(wu)(wu)泥產量(liang)(liang)。厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)氨(an)(an)(an)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)對(dui)反(fan)應(ying)(ying)底物濃度有(you)嚴格的(de)(de)(de)要(yao)求(理(li)(li)論比為氨(an)(an)(an)氮前(qian)置部分亞(ya)(ya)硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)技術生成(cheng)(cheng)為厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)氨(an)(an)(an)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)發生提(ti)供了(le)前(qian)提(ti)，即部分亞(ya)(ya)硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)-厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)氨(an)(an)(an)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(partial nitrification-anammox，PN/A)。全(quan)球范圍內，厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)氨(an)(an)(an)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)污(wu)(wu)水(shui)處理(li)(li)工(gong)(gong)(gong)程(cheng)已(yi)達百余座，已(yi)建成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)氨(an)(an)(an)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)程(cheng)大(da)多(duo)應(ying)(ying)用(yong)于中(zhong)溫、高(gao)氨(an)(an)(an)氮廢水(shui)的(de)(de)(de)處理(li)(li)，例如污(wu)(wu)泥消化(hua)(hua)(hua)(hua)液、垃圾(ji)滲濾液、焦化(hua)(hua)(hua)(hua)廢水(shui)、飼料加(jia)工(gong)(gong)(gong)廢水(shui)等，但(dan)主流(liu)PN/A污(wu)(wu)水(shui)處理(li)(li)工(gong)(gong)(gong)程(cheng)僅(jin)有(you)新加(jia)坡樟(zhang)宜污(wu)(wu)水(shui)廠、奧地(di)利Strass污(wu)(wu)水(shui)廠。盡管已(yi)經(jing)進(jin)行了(le)廣泛的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)，但(dan)實現PN/A在城(cheng)市污(wu)(wu)水(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)仍(reng)是(shi)(shi)一個很大(da)的(de)(de)(de)挑戰(zhan)。目前(qian)大(da)規模應(ying)(ying)用(yong)的(de)(de)(de)報道較少(shao),仍(reng)需(xu)(xu)要(yao)對(dui)厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)氨(an)(an)(an)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)進(jin)行大(da)量(liang)(liang)研(yan)究(jiu)，從而提(ti)出可操作的(de)(de)(de)具體(ti)應(ying)(ying)用(yong)方案。

1 污水主流處理工藝厭氧氨氧化的挑戰(zhan)

·AnAOB的(de)(de)(de)倍(bei)(bei)增(zeng)時(shi)(shi)間(jian)(jian)長(chang)(chang)，在(zai)最(zui)(zui)(zui)(zui)適(shi)溫(wen)(wen)度(du)下典(dian)型倍(bei)(bei)增(zeng)時(shi)(shi)間(jian)(jian)大(da)約(yue)為11 d，遠大(da)于氨(an)(an)(an)氧化(hua)細菌(jun)(AOB)(0.3～1.5 d)和亞硝酸鹽氧化(hua)菌(jun)(NOB)(0.5～1.8 d)的(de)(de)(de)倍(bei)(bei)增(zeng)時(shi)(shi)間(jian)(jian)，較(jiao)慢的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)長(chang)(chang)速率導(dao)致厭(yan)(yan)氧氨(an)(an)(an)氧化(hua)的(de)(de)(de)啟動(dong)時(shi)(shi)間(jian)(jian)比(bi)較(jiao)長(chang)(chang)。其次與城市污水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)不利特征有關，包括低(di)(di)溫(wen)(wen)、高(gao)C/N(4～12)、含(han)量(liang)低(di)(di)且變化(hua)的(de)(de)(de)氨(an)(an)(an)氮(dan)(dan)(30～100 mg/L)、高(gao)水(shui)(shui)(shui)(shui)力負(fu)荷。微(wei)生(sheng)(sheng)物的(de)(de)(de)代謝(xie)活性往往受(shou)溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)較(jiao)大(da)。Tomaszewski等研究結果表明(ming)，35 ℃是(shi)AnAOB生(sheng)(sheng)物代謝(xie)最(zui)(zui)(zui)(zui)快，繁殖(zhi)周期最(zui)(zui)(zui)(zui)短(duan)(duan)的(de)(de)(de)最(zui)(zui)(zui)(zui)適(shi)溫(wen)(wen)度(du)。溫(wen)(wen)度(du)從30 ℃降(jiang)到10 ℃時(shi)(shi)，AnAOB活性降(jiang)低(di)(di)約(yue)10倍(bei)(bei)。在(zai)溫(wen)(wen)度(du)小于20 ℃時(shi)(shi)，特別是(shi)在(zai)小于15 ℃時(shi)(shi)，會出(chu)現(xian)脫氮(dan)(dan)效率低(di)(di)、出(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)量(liang)差(cha)、不能保持(chi)長(chang)(chang)期穩定的(de)(de)(de)脫氮(dan)(dan)情況。低(di)(di)溫(wen)(wen)同時(shi)(shi)降(jiang)低(di)(di)了AOB和NOB的(de)(de)(de)活性和生(sheng)(sheng)長(chang)(chang)速度(du)，但對(dui)(dui)AOB的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)比(bi)NOB更(geng)大(da)，在(zai)溫(wen)(wen)度(du)低(di)(di)于20 ℃時(shi)(shi)，差(cha)異(yi)越大(da)。處(chu)于弱勢的(de)(de)(de)AnAOB對(dui)(dui)亞硝酸鹽的(de)(de)(de)競爭(zheng)力弱于NOB，導(dao)致主流條件(jian)下NOB的(de)(de)(de)抑制更(geng)加困難(nan)。城市生(sheng)(sheng)活污水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)高(gao)C/N可能導(dao)致異(yi)養細菌(jun)的(de)(de)(de)繁殖(zhi)，降(jiang)低(di)(di)AOB及(ji)AnAOB的(de)(de)(de)競爭(zheng)優(you)勢。根據Monod方程(cheng)，低(di)(di)氨(an)(an)(an)氮(dan)(dan)濃度(du)也降(jiang)低(di)(di)了AnAOB的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)長(chang)(chang)速率和活性。較(jiao)短(duan)(duan)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)力停留時(shi)(shi)間(jian)(jian)(HRT)使得AnAOB的(de)(de)(de)保留更(geng)具挑戰性。考慮到主流廢水(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)含(han)氮(dan)(dan)量(liang)變化(hua)、高(gao)出(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)的(de)(de)(de)要求(qiu)，以較(jiao)低(di)(di)的(de)(de)(de)成本去除厭(yan)(yan)氧氨(an)(an)(an)氧化(hua)反應(ying)所產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)硝酸鹽仍需解決。

盡(jin)管存(cun)(cun)在以(yi)上這(zhe)些挑戰，但Cheng等探究了(le)主(zhu)(zhu)流(liu)條件下PN/A的(de)(de)(de)(de)脫氮(dan)性能(neng)，預設溫度為25℃，后降(jiang)至15 ℃的(de)(de)(de)(de)方法，系統最高脫氮(dan)效率(lv)達(da)到(7.0±0.3) kg/(m3·d)，是迄今(jin)為止最高脫氮(dan)效率(lv)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)(zhu)流(liu)PN/A。在紐約(yue)一(yi)(yi)污(wu)水處(chu)理(li)廠(chang)中(zhong)(zhong)，發(fa)現其缺氧(yang)段攪拌(ban)槳上自發(fa)富集了(le)大量的(de)(de)(de)(de)AnAOB，該污(wu)水處(chu)理(li)廠(chang)脫氮(dan)性能(neng)也明顯(xian)提升，這(zhe)兩則案(an)例(li)表明了(le)厭氧(yang)氨氧(yang)化(hua)(hua)應(ying)用(yong)(yong)于主(zhu)(zhu)流(liu)污(wu)水處(chu)理(li)系統的(de)(de)(de)(de)可行性。厭氧(yang)氨氧(yang)化(hua)(hua)反(fan)應(ying)所需的(de)(de)(de)(de)代謝基(ji)質為和城市(shi)污(wu)水中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)氮(dan)素以(yi)氨氮(dan)和有機氮(dan)形(xing)式存(cun)(cun)在，需要經過氨化(hua)(hua)作用(yong)(yong)產生，因此，實(shi)現的(de)(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)積累是厭氧(yang)氨氧(yang)化(hua)(hua)應(ying)用(yong)(yong)于主(zhu)(zhu)流(liu)城市(shi)污(wu)水的(de)(de)(de)(de)難點(dian)。將硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)反(fan)應(ying)控制在第(di)一(yi)(yi)階段，AOB將氨氮(dan)氧(yang)化(hua)(hua)為使AOB處(chu)于優勢地位(wei)，形(xing)成亞硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽大量積累的(de)(de)(de)(de)短(duan)(duan)程(cheng)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)技(ji)術(shu)較為成熟并被廣(guang)泛采用(yong)(yong)；同時(shi)短(duan)(duan)程(cheng)反(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)提供的(de)(de)(de)(de)技(ji)術(shu)相較短(duan)(duan)程(cheng)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)更易控制，日益受到學者們的(de)(de)(de)(de)關注。

2 PN/A

為了促進PN/A在主流污(wu)水(shui)處理工藝(yi)中(zhong)的(de)(de)實際應用，根據(ju)國內外學者的(de)(de)研究進行(xing)總(zong)結，可以從以下2個方面(mian)進行(xing)：AOB、AnAOB的(de)(de)有效保留，NOB的(de)(de)抑制。

2.1 生(sheng)物(wu)量的控(kong)制

主流條件降低了AnAOB、AOB的活性和(he)(he)生(sheng)長速度，同時使NOB和(he)(he)異(yi)養菌難以(yi)控制。AnAOB是PN/A工藝的基本組成部分(fen)，但其生(sheng)長緩慢，易(yi)受低溫和(he)(he)DO的影響，這(zhe)就要求PN/A系(xi)(xi)統具備(bei)良好的生(sheng)物(wu)保留能(neng)力，實現(xian)功能(neng)菌種的大量持(chi)留與富集，克服低溫、高(gao)C/N、高(gao)水力負荷、短HRT等不利(li)條件，維持(chi)PN/A系(xi)(xi)統長期穩定運行所(suo)需要的生(sheng)物(wu)量。

生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)和(he)(he)(he)(he)(he)顆粒(li)系統比(bi)懸(xuan)浮(fu)自由生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長系統有(you)更(geng)佳的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)截留效(xiao)(xiao)果。AnAOB優先(xian)選(xuan)擇生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長在(zai)(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)、聚(ju)集(ji)(ji)體(ti)中(zhong)(zhong)，固著生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長方式使(shi)它們能夠抵抗不(bu)利(li)的(de)(de)(de)(de)環(huan)境(jing)條(tiao)件。Zhang等(deng)(deng)研(yan)究(jiu)表(biao)明(ming)(ming)，在(zai)(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)或(huo)聚(ju)集(ji)(ji)體(ti)較厚的(de)(de)(de)(de)反(fan)應(ying)(ying)器應(ying)(ying)對(dui)低溫和(he)(he)(he)(he)(he)積(ji)累(lei)耐(nai)受(shou)性能較強，有(you)利(li)于(yu)減少生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)損失。盧欣欣等(deng)(deng)采用(yong)移動床生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)反(fan)應(ying)(ying)器構(gou)建(jian)(jian)了(le)懸(xuan)浮(fu)、生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)雙污(wu)(wu)泥(ni)(ni)系統，發現(xian)(xian)AnAOB在(zai)(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)中(zhong)(zhong)富(fu)(fu)集(ji)(ji)對(dui)系統脫氮起到(dao)重要(yao)作用(yong)，通過140 d運行(xing)，TN的(de)(de)(de)(de)去(qu)除(chu)率達到(dao)79%。Trojanowicz等(deng)(deng)研(yan)究(jiu)表(biao)明(ming)(ming)，同時容納懸(xuan)浮(fu)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長和(he)(he)(he)(he)(he)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)混(hun)合(he)系統是(shi)實(shi)現(xian)(xian)高(gao)(gao)(gao)(gao)效(xiao)(xiao)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)量控制的(de)(de)(de)(de)更(geng)好(hao)選(xuan)擇，并且比(bi)純(chun)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)系統更(geng)有(you)利(li)。實(shi)現(xian)(xian)部分亞硝化(hua)是(shi)PN/A中(zhong)(zhong)試規模(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)瓶頸。懸(xuan)浮(fu)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)比(bi)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)具(ju)(ju)有(you)更(geng)高(gao)(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)硝化(hua)能力，AOB優先(xian)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長于(yu)懸(xuan)浮(fu)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)中(zhong)(zhong)，而AnAOB在(zai)(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)中(zhong)(zhong)豐(feng)度更(geng)高(gao)(gao)(gao)(gao)。Malovanyy等(deng)(deng)通過在(zai)(zai)(zai)(zai)MBBR中(zhong)(zhong)引(yin)入懸(xuan)浮(fu)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)，形成一(yi)體(ti)式固定(ding)膜(mo)活性污(wu)(wu)泥(ni)(ni)反(fan)應(ying)(ying)器(IFAS)，TN去(qu)除(chu)負(fu)荷提高(gao)(gao)(gao)(gao)了(le)3倍，TN去(qu)除(chu)率從36%提高(gao)(gao)(gao)(gao)到(dao)70%。Gustavsson等(deng)(deng)在(zai)(zai)(zai)(zai)運行(xing)1 000 d的(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)試規模(mo)(mo)試驗中(zhong)(zhong)發現(xian)(xian)，以MBBRs建(jian)(jian)立的(de)(de)(de)(de)PN/A系統在(zai)(zai)(zai)(zai)處理城市污(wu)(wu)水時具(ju)(ju)有(you)長期(qi)穩(wen)定(ding)性，氮去(qu)除(chu)速率達到(dao)0.45 kg/(m3·d)，AnAOB富(fu)(fu)集(ji)(ji)在(zai)(zai)(zai)(zai)顆粒(li)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)和(he)(he)(he)(he)(he)聚(ju)集(ji)(ji)體(ti)中(zhong)(zhong)，即使(shi)在(zai)(zai)(zai)(zai)主(zhu)流條(tiao)件下能夠維持較高(gao)(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)活性和(he)(he)(he)(he)(he)相(xiang)對(dui)豐(feng)度。值(zhi)得注意的(de)(de)(de)(de)是(shi)，生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)載體(ti)、顆粒(li)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)在(zai)(zai)(zai)(zai)不(bu)同的(de)(de)(de)(de)反(fan)應(ying)(ying)器構(gou)造、水利(li)沖擊條(tiao)件下均會出現(xian)(xian)一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)流失，需要(yao)利(li)用(yong)載體(ti)截留裝置，水力旋流器回收這部分生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)量，Strass污(wu)(wu)水處理廠(chang)利(li)用(yong)水力旋流器保(bao)留厭氧(yang)氨氧(yang)化(hua)顆粒(li)保(bao)持生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)量的(de)(de)(de)(de)平衡(heng)。近幾十年，膜(mo)材料的(de)(de)(de)(de)研(yan)發投入不(bu)斷加大，技術瓶頸不(bu)斷突破，期(qi)望借(jie)助于(yu)多孔膜(mo)良(liang)好(hao)的(de)(de)(de)(de)截留效(xiao)(xiao)果可以實(shi)現(xian)(xian)AnAOB的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)效(xiao)(xiao)富(fu)(fu)集(ji)(ji)和(he)(he)(he)(he)(he)零流失。

生(sheng)物強化是保持反(fan)應器內足夠AnAOB和(he)AOB生(sheng)物量的(de)另一種選擇(ze)，這個(ge)方(fang)法也(ye)可(ke)用于加速啟動和(he)恢復失敗(bai)的(de)PN/A系統。生(sheng)物強化可(ke)以(yi)通過以(yi)下2種方(fang)式實(shi)現。

(1)將含有AnAOB的污泥從(cong)側(ce)流(liu)反(fan)應器輸送到主(zhu)流(liu)反(fan)應器。

(2)將(jiang)AnAOB從主(zhu)流(liu)(liu)(liu)(liu)出水(shui)(shui)中分(fen)離出來，將(jiang)剩余污(wu)泥(ni)(主(zhu)要含AOB)從側(ce)流(liu)(liu)(liu)(liu)出水(shui)(shui)中分(fen)離出來，返回主(zhu)流(liu)(liu)(liu)(liu)反(fan)應(ying)器。除生(sheng)物(wu)強(qiang)化(hua)(hua)外(wai)，通(tong)過周期性地(di)向(xiang)主(zhu)流(liu)(liu)(liu)(liu)PN/A反(fan)應(ying)器加入(ru)高濃度氨廢水(shui)(shui)，例如厭(yan)氧消化(hua)(hua)上清液，可促進AnAOB的生(sheng)長。在Strass污(wu)水(shui)(shui)廠，從500 m3的側(ce)流(liu)(liu)(liu)(liu)反(fan)應(ying)器以每周40 m3的速(su)率對主(zhu)流(liu)(liu)(liu)(liu)反(fan)應(ying)器進行(xing)生(sheng)物(wu)強(qiang)化(hua)(hua)，這(zhe)有(you)助(zhu)于主(zhu)流(liu)(liu)(liu)(liu)PN/A抑制NOB，而不影響側(ce)流(liu)(liu)(liu)(liu)反(fan)應(ying)器的性能(neng)，并且側(ce)流(liu)(liu)(liu)(liu)反(fan)應(ying)器中厭(yan)氧氨氧化(hua)(hua)顆粒的量得到(dao)了增加。

AnAOB、AOB的(de)(de)生物(wu)量(liang)穩定是PN/A實現高效(xiao)脫氮的(de)(de)關鍵因素(su)，通過內部、外(wai)部雙重控制加強兩者的(de)(de)有效(xiao)富集，但(dan)還需深入細菌及微(wei)生物(wu)等層面進行(xing)研(yan)究，推動PN/A在主流污(wu)水處理工(gong)藝的(de)(de)工(gong)程化應用。

2.2 NOB的抑制

2.2.1 基于DO的控制方法

通(tong)過控(kong)(kong)(kong)制DO濃(nong)度和調節曝(pu)(pu)(pu)氣(qi)(qi)模式(shi)是實現(xian)部分亞硝化(hua)的(de)常用(yong)方法。基于AOB對氧的(de)半飽和系數高于NOB，在(zai)較(jiao)低的(de)DO濃(nong)度環境下(xia)，NOB競爭氧的(de)能(neng)力弱，AOB更容易(yi)占據(ju)優(you)勢地位，從(cong)而實現(xian)的(de)積累。Wang等研究(jiu)發現(xian)，當DO從(cong)1.4 mg/L降至0.7 mg/時(shi)，積累率(lv)(lv)逐漸升高。為了抑制NOB的(de)活性，還可以(yi)通(tong)過間(jian)歇(xie)曝(pu)(pu)(pu)氣(qi)(qi)的(de)方式(shi)進(jin)行供(gong)氧，在(zai)缺氧條件下(xia)恢(hui)復曝(pu)(pu)(pu)氣(qi)(qi)，AOB的(de)活性恢(hui)復早(zao)于NOB。張杰等基于SBR反(fan)應器采用(yong)4 min曝(pu)(pu)(pu)氣(qi)(qi)，2 min停(ting)曝(pu)(pu)(pu)的(de)曝(pu)(pu)(pu)氣(qi)(qi)模式(shi)并將DO濃(nong)度控(kong)(kong)(kong)制在(zai)較(jiao)低水平(1.3～1.7mg/L)，實現(xian)了亞硝化(hua)的(de)穩(wen)定運(yun)行，積累率(lv)(lv)達到92%。Chen等在(zai)兩級PN/A系統中控(kong)(kong)(kong)制間(jian)歇(xie)曝(pu)(pu)(pu)氣(qi)(qi)比在(zai)(30 min/15 min)～(30 min/30 min)，抑制NOB的(de)同時(shi)總無機氮(total inorganic nitrogen，TIN)的(de)去(qu)除(chu)率(lv)(lv)高達96.62%。

城市污(wu)水的(de)(de)(de)(de)(de)處理(li)中(zhong)，考慮到進水中(zhong)氨(an)氮(dan)、堿度、COD的(de)(de)(de)(de)(de)波動，所(suo)采用(yong)DO含(han)量存在(zai)較(jiao)大的(de)(de)(de)(de)(de)波動，遠(yuan)遠(yuan)超出了理(li)論值(zhi)。據報道，通(tong)(tong)過低DO和(he)FA聯(lian)合(he)(he)控(kong)制(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)方式，可(ke)以(yi)完全抑制(zhi)高氨(an)氮(dan)廢(fei)水中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)NOB，但(dan)在(zai)城市污(wu)水中(zhong)這(zhe)種方法(fa)不適用(yong)。所(suo)以(yi)基于DO的(de)(de)(de)(de)(de)控(kong)制(zhi)策(ce)略需要與(yu)其(qi)他控(kong)制(zhi)策(ce)略相結(jie)合(he)(he)，以(yi)保持(chi)長期的(de)(de)(de)(de)(de)NOB抑制(zhi)。在(zai)單級反(fan)(fan)(fan)應工藝中(zhong)，亞硝化(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)應產(chan)酸、厭氧(yang)氨(an)氧(yang)化(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)應耗酸的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)(fan)應特性(xing)，存在(zai)pH上(shang)升與(yu)下降動態過程(cheng)，可(ke)通(tong)(tong)過pH的(de)(de)(de)(de)(de)變化(hua)(hua)來控(kong)制(zhi)亞硝化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)始終(zhong)，Klaus等通(tong)(tong)過改變pH變化(hua)(hua)來控(kong)制(zhi)曝(pu)氣(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)始終(zhong)，這(zhe)種控(kong)制(zhi)策(ce)略依據在(zai)連(lian)續曝(pu)氣(qi)反(fan)(fan)(fan)應器中(zhong)pH與(yu)氨(an)氮(dan)去除(chu)之間的(de)(de)(de)(de)(de)線性(xing)關系而(er)應用(yong)。在(zai)曝(pu)氣(qi)階(jie)段，當pH下降達(da)到最小值(zhi)時，曝(pu)氣(qi)終(zhong)止；在(zai)停曝(pu)階(jie)段，當pH達(da)到最大值(zhi)時，開始曝(pu)氣(qi)。王元月等通(tong)(tong)過DO、pH和(he)氨(an)氮(dan)聯(lian)合(he)(he)控(kong)制(zhi)模式，設置氨(an)氮(dan)留存含(han)量為30 mg/L，作為曝(pu)氣(qi)階(jie)段的(de)(de)(de)(de)(de)終(zhong)止點，后(hou)續攪拌階(jie)段通(tong)(tong)過厭氧(yang)氨(an)氧(yang)化(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)應將(jiang)剩余完全去除(chu)，對TN的(de)(de)(de)(de)(de)去除(chu)率穩定在(zai)90%以(yi)上(shang)，實現(xian)了PN/A一體式SBR工藝自動化(hua)(hua)運行。

但間(jian)歇曝氣(qi)的(de)(de)(de)主要(yao)缺點是(shi)促(cu)進N2O的(de)(de)(de)排放。氧化亞氮(N2O)是(shi)一種(zhong)化學性質穩定溫室氣(qi)體(ti)(ti)，所產生(sheng)的(de)(de)(de)溫室效(xiao)應(ying)是(shi)CO2的(de)(de)(de)320倍。N2O是(shi)當前最嚴(yan)重的(de)(de)(de)臭氧層破壞氣(qi)體(ti)(ti)并會造(zao)成氣(qi)候風(feng)險(xian)的(de)(de)(de)原因。N2O通過(guo)3種(zhong)不同的(de)(de)(de)生(sheng)物途徑產生(sheng)，如圖1所示。

(1)產生釋放N2O的不穩定中間體(ti)羥胺(NH2OH)。

(2)還(huan)原亞硝酸(suan)鹽和(he)隨后的NO作為(wei)替代電子受體(ti)(ti)，然后在好氧條件下釋放(fang)N2O和(he)N2。

(3)異養反硝化菌的(de)反硝化作用。據報道，在間(jian)歇曝氣(qi)反應(ying)器中，N2O的(de)排(pai)(pai)放量占PN/A總去(qu)除(chu)氮的(de)2.7%，且曝氣(qi)量和DO是影響N2O產(chan)生的(de)重要(yao)因素(su)。目前，需(xu)要(yao)更(geng)多的(de)研究來(lai)評估N2O的(de)排(pai)(pai)放程度，并通過優(you)化操作條件(jian)盡量減少N2O的(de)產(chan)生。

圖1 AOB與異養反硝化菌產生N2O的代謝途徑

注：AMO為(wei)氨單加(jia)氧(yang)酶(mei)(mei)；HAO為(wei)羥胺氧(yang)化還原(yuan)(yuan)(yuan)酶(mei)(mei)；NiR為(wei)亞硝(xiao)酸(suan)鹽還原(yuan)(yuan)(yuan)酶(mei)(mei)；NoR為(wei)NO還原(yuan)(yuan)(yuan)酶(mei)(mei)；NaR為(wei)硝(xiao)酸(suan)鹽還原(yuan)(yuan)(yuan)酶(mei)(mei)；N2OR為(wei)N2O還原(yuan)(yuan)(yuan)酶(mei)(mei)；NOS為(wei)亞硝(xiao)酸(suan)鹽氧(yang)化還原(yuan)(yuan)(yuan)酶(mei)(mei)

AnAOB的(de)(de)(de)倍增(zeng)時(shi)(shi)間(jian)(jian)長(chang)，在(zai)最適溫(wen)度(du)下典型倍增(zeng)時(shi)(shi)間(jian)(jian)大(da)約為(wei)11 d，遠(yuan)大(da)于(yu)氨(an)(an)(an)(an)(an)氧(yang)化細菌(AOB)(0.3～1.5 d)和亞硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)氧(yang)化菌(NOB)(0.5～1.8 d)的(de)(de)(de)倍增(zeng)時(shi)(shi)間(jian)(jian)，較(jiao)慢的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)長(chang)速率(lv)導致(zhi)(zhi)厭氧(yang)氨(an)(an)(an)(an)(an)氧(yang)化的(de)(de)(de)啟動時(shi)(shi)間(jian)(jian)比(bi)較(jiao)長(chang)。其次與城(cheng)市(shi)污(wu)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)不利特征有關，包括(kuo)低溫(wen)、高(gao)C/N(4～12)、含量(liang)低且變(bian)化的(de)(de)(de)氨(an)(an)(an)(an)(an)氮(30～100mg/L)、高(gao)水(shui)(shui)力負(fu)荷。微(wei)生(sheng)(sheng)物的(de)(de)(de)代(dai)謝活性(xing)(xing)(xing)往(wang)(wang)往(wang)(wang)受(shou)溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)影(ying)響較(jiao)大(da)。Tomaszewski等研究結果表明，35 ℃是AnAOB生(sheng)(sheng)物代(dai)謝最快，繁殖(zhi)周期最短(duan)的(de)(de)(de)最適溫(wen)度(du)。溫(wen)度(du)從30 ℃降(jiang)(jiang)到10 ℃時(shi)(shi)，AnAOB活性(xing)(xing)(xing)降(jiang)(jiang)低約10倍。在(zai)溫(wen)度(du)小于(yu)20 ℃時(shi)(shi)，特別是在(zai)小于(yu)15 ℃時(shi)(shi)，會出現脫(tuo)(tuo)氮效(xiao)率(lv)低、出水(shui)(shui)質量(liang)差、不能保(bao)持長(chang)期穩定的(de)(de)(de)脫(tuo)(tuo)氮情況。低溫(wen)同時(shi)(shi)降(jiang)(jiang)低了AOB和NOB的(de)(de)(de)活性(xing)(xing)(xing)和生(sheng)(sheng)長(chang)速度(du)，但對(dui)AOB的(de)(de)(de)影(ying)響比(bi)NOB更大(da)，在(zai)溫(wen)度(du)低于(yu)20 ℃時(shi)(shi)，差異(yi)越大(da)。處于(yu)弱(ruo)勢的(de)(de)(de)AnAOB對(dui)亞硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)的(de)(de)(de)競爭力弱(ruo)于(yu)NOB，導致(zhi)(zhi)主流條件下NOB的(de)(de)(de)抑制更加困難。城(cheng)市(shi)生(sheng)(sheng)活污(wu)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)高(gao)C/N可能導致(zhi)(zhi)異(yi)養(yang)細菌的(de)(de)(de)繁殖(zhi)，降(jiang)(jiang)低AOB及AnAOB的(de)(de)(de)競爭優勢。根據(ju)Monod方程，低氨(an)(an)(an)(an)(an)氮濃度(du)也降(jiang)(jiang)低了AnAOB的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)長(chang)速率(lv)和活性(xing)(xing)(xing)。較(jiao)短(duan)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)力停留(liu)時(shi)(shi)間(jian)(jian)(HRT)使得AnAOB的(de)(de)(de)保(bao)留(liu)更具(ju)挑戰性(xing)(xing)(xing)。考慮到主流廢水(shui)(shui)中含氮量(liang)變(bian)化、高(gao)出水(shui)(shui)水(shui)(shui)質的(de)(de)(de)要求，以較(jiao)低的(de)(de)(de)成本去(qu)除(chu)厭氧(yang)氨(an)(an)(an)(an)(an)氧(yang)化反(fan)應所(suo)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)仍(reng)需解決(jue)。

研究發現，NOB在長期運行中出(chu)現對游(you)離氨(free ammonia，FA)、游(you)離亞硝酸(suan)(free nitrous acid，FNA)的耐受性，需要不斷改變控制濃度。一(yi)些化學試劑(ji)的添加能(neng)夠有效抑(yi)制NOB的活(huo)性，實現反(fan)應器的快速(su)啟動及恢(hui)復。

Li等(deng)進行了羥(qian)胺的(de)梯(ti)度投加(jia)試(shi)驗(2.5、3.5、4.5 mg/L)，發現當投加(jia)量(liang)(liang)為(wei)(wei)(wei)4.5 mg/L時(shi)，在進水氨氮含(han)量(liang)(liang)為(wei)(wei)(wei)70.5 mg/L下，在19 d時(shi)積累率增(zeng)加(jia)到93.3%，系(xi)統中(zhong)(zhong)的(de)NOB被淘汰(tai)。Sui等(deng)在投加(jia)NH2OH和(he)N2H4消(xiao)除積累的(de)對(dui)比試(shi)驗中(zhong)(zhong)得(de)出結(jie)論，添加(jia)NH2OH的(de)效果更(geng)佳，增(zeng)強了功能基(ji)因hao的(de)活性表達，對(dui)NOB的(de)抑(yi)制(zhi)更(geng)加(jia)持續(xu)穩定。Wang等(deng)[36]在處理(li)高(gao)氨氮廢水時(shi)，初始含(han)量(liang)(liang)為(wei)(wei)(wei)75 mg/L，通(tong)過梯(ti)度增(zeng)加(jia)甲(jia)(jia)酸(suan)(suan)含(han)量(liang)(liang)(0～50 mmol)探究對(dui)部(bu)分亞硝化的(de)短期、長期影響(xiang)，當甲(jia)(jia)酸(suan)(suan)含(han)量(liang)(liang)為(wei)(wei)(wei)30mmol時(shi)，通(tong)過27d的(de)運行，亞硝酸(suan)(suan)鹽(yan)積累率(NAR)由(you)0.3%增(zeng)長到90%以上，在停止添加(jia)甲(jia)(jia)酸(suan)(suan)后(hou)，NAR仍保持在91.3%的(de)較高(gao)水平，并指出甲(jia)(jia)酸(suan)(suan)在PN工藝中(zhong)(zhong)作為(wei)(wei)(wei)NOB的(de)選擇抑(yi)制(zhi)劑，具有(you)長期、可(ke)持續(xu)的(de)穩定性。

雖然通過投加抑(yi)制劑(ji)能快(kuai)速實現的(de)(de)快(kuai)速積累，但需(xu)要(yao)注意外源(yuan)投加造成(cheng)的(de)(de)二次(ci)污(wu)染，并避免對后續(xu)厭氧氨氧化造成(cheng)不良影響。因此，需(xu)要(yao)開發更高效、環(huan)保的(de)(de)抑(yi)制劑(ji)，繼續(xu)加強(qiang)主流PN/A系統中AOB、AnAOB、NOB活性(xing)及(ji)生物豐度的(de)(de)試驗研究。

2.2.3 含氮化合(he)物控(kong)制

一定(ding)濃(nong)度的(de)(de)FA、FNA濃(nong)度對(dui)(dui)(dui)AOB和NOB均有抑(yi)(yi)制作用(yong)，與AOB相(xiang)比，NOB對(dui)(dui)(dui)FA更敏感，FA對(dui)(dui)(dui)AOB的(de)(de)抑(yi)(yi)制起始含(han)量(liang)(liang)為(wei)10～150 mg/L，對(dui)(dui)(dui)NOB的(de)(de)抑(yi)(yi)制起始含(han)量(liang)(liang)為(wei)0.1～6 mg/L。當FNA含(han)量(liang)(liang)大于(yu)0.2 mg/L時，NOB被(bei)完(wan)全抑(yi)(yi)制，而AOB對(dui)(dui)(dui)FNA的(de)(de)抑(yi)(yi)制含(han)量(liang)(liang)為(wei)0.5～0.63 mg/L。韓曉宇等利(li)用(yong)FA與FNA的(de)(de)聯合(he)抑(yi)(yi)制方法處理污(wu)(wu)泥(ni)消化(hua)(hua)(hua)液，使亞(ya)(ya)硝(xiao)酸鹽氮(dan)的(de)(de)積(ji)累率保持在90%以上實(shi)現(xian)穩定(ding)的(de)(de)亞(ya)(ya)硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)。通常反(fan)應(ying)器中(zhong)較高的(de)(de)FA、FNA主要源于(yu)進(jin)水(shui)(shui)中(zhong)較高的(de)(de)氨氮(dan)濃(nong)度，這(zhe)也是部(bu)分(fen)亞(ya)(ya)硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)在高氨氮(dan)廢(fei)水(shui)(shui)中(zhong)易實(shi)現(xian)的(de)(de)原因。但在低氨氮(dan)條件下傳統的(de)(de)FA、FNA控制作用(yong)明顯(xian)減弱。但Wang等開發了FA沖擊技(ji)術(shu)，通過(guo)對(dui)(dui)(dui)AOB、NOB反(fan)復投加厭(yan)氧污(wu)(wu)泥(ni)消化(hua)(hua)(hua)液來提(ti)供高濃(nong)度FA，在限氧的(de)(de)條件下建(jian)立主流(liu)部(bu)分(fen)亞(ya)(ya)硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)，使溶解氧含(han)量(liang)(liang)為(wei)0.2 mg/L，使生物膜上AOB活性遠高于(yu)NOB，經過(guo)2個(ge)月的(de)(de)運行(xing)，實(shi)現(xian)了對(dui)(dui)(dui)NOB選(xuan)擇性抑(yi)(yi)制，NAR接近100%；將(jiang)部(bu)分(fen)亞(ya)(ya)硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)出水(shui)(shui)與氨氮(dan)廢(fei)水(shui)(shui)按(an)合(he)適比例混合(he)，進(jin)入厭(yan)氧氨氧化(hua)(hua)(hua)反(fan)應(ying)器進(jin)行(xing)脫氮(dan)。

對(dui)于低氨(an)氮廢水，較(jiao)難通(tong)過FA、FNA控(kong)制實現部分亞(ya)硝化。但(dan)可以使反應器中的(de)(de)剩(sheng)余氨(an)濃(nong)度保持(chi)在(zai)(zai)較(jiao)低水平，一(yi)定濃(nong)度的(de)(de)剩(sheng)余氨(an)使AnAOB與NOB競爭(zheng)亞(ya)硝酸鹽，使AOB與NOB競爭(zheng)氧(yang)氣。Poot等在(zai)(zai)主流條件下驗證了控(kong)制殘留氨(an)濃(nong)度對(dui)NOB的(de)(de)抑制是有(you)效的(de)(de)，在(zai)(zai)溫度為(wei)20 ℃、DO含量小于4 mg/L下，將殘留氨(an)含量控(kong)制在(zai)(zai)2～5 mg/L，并保持(chi)長期的(de)(de)耗氧(yang)速率(lv)和氨(an)氧(yang)化速率(lv)。

基于FN、FNA的控制方(fang)法，在(zai)經(jing)濟(ji)效應和環境(jing)保護方(fang)面具有(you)良好前景，還(huan)需進一(yi)步(bu)(bu)加強研(yan)究兩者長(chang)期的共同作用(yong)及(ji)系統功能菌(jun)對其的適應性。積極借鑒(jian)高氨(an)氮廢水(shui)的處(chu)理經(jing)驗，在(zai)主流(liu)PN/A中(zhong)(zhong)進行系統優化、創新。殘留氨(an)在(zai)側流(liu)PN/A中(zhong)(zhong)雖然不是(shi)關(guan)鍵控制因素(su)，但(dan)在(zai)主流(liu)廢水(shui)處(chu)理中(zhong)(zhong)對微(wei)生(sheng)物(wu)之間(jian)的相(xiang)互(hu)作用(yong)及(ji)NOB的抑(yi)制是(shi)至關(guan)重(zhong)要(yao)的。目(mu)前，殘留氨(an)濃度對NOB抑(yi)制穩定性已被(bei)廣泛證實，但(dan)其控制策略仍處(chu)于發展階段，控制積累尚不明晰，需要(yao)進一(yi)步(bu)(bu)深入研(yan)究殘留氨(an)濃度對微(wei)生(sheng)物(wu)相(xiang)互(hu)作用(yong)及(ji)NOB的抑(yi)制機制。

盡(jin)管學者們做(zuo)了(le)大量的(de)(de)(de)(de)研究(jiu)，但(dan)在(zai)(zai)主流條件下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)實(shi)現NOB的(de)(de)(de)(de)抑(yi)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)還是(shi)有(you)很多困難(nan)。例如未能保持(chi)(chi)較低的(de)(de)(de)(de)DO濃度(du)(du)，不(bu)僅導致NOB過(guo)度(du)(du)生長(chang)，對AnAOB也有(you)抑(yi)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)作用。Strous等發(fa)現，在(zai)(zai)0.5%、1.0%、2.0%的(de)(de)(de)(de)空氣飽和(he)度(du)(du)下(xia)(xia)，AnAOB被完全抑(yi)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，之(zhi)后在(zai)(zai)完全厭氧的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia)，被抑(yi)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)AnAOB活性得到恢復，說明DO對AnAOB的(de)(de)(de)(de)抑(yi)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)是(shi)可(ke)逆的(de)(de)(de)(de)，所以一個好的(de)(de)(de)(de)控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)策略(lve)不(bu)僅要解決NOB的(de)(de)(de)(de)抑(yi)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)問題，還需要保持(chi)(chi)較低的(de)(de)(de)(de)DO為AnAOB提供(gong)生長(chang)條件。單(dan)一的(de)(de)(de)(de)控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)策略(lve)很難(nan)完成NOB在(zai)(zai)主流污(wu)水(shui)處(chu)理工藝中(zhong)的(de)(de)(de)(de)抑(yi)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，需要多種抑(yi)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)策略(lve)相聯合才能達到目(mu)的(de)(de)(de)(de)。

3 短程反硝化(hua)與厭氧(yang)氨氧(yang)化(hua)工藝耦合

作(zuo)為AnAOB生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長(chang)的(de)關鍵底(di)物(wu)，不(bu)僅(jin)可(ke)以通過(guo)短(duan)程(cheng)(cheng)(cheng)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)，還(huan)可(ke)以通過(guo)短(duan)程(cheng)(cheng)(cheng)反(fan)(fan)(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)，并且通過(guo)反(fan)(fan)(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的(de)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)更為穩定(ding)和可(ke)控。在反(fan)(fan)(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)菌的(de)作(zuo)用下發生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)不(bu)完全反(fan)(fan)(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的(de)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)稱為短(duan)程(cheng)(cheng)(cheng)反(fan)(fan)(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)，將(jiang)還(huan)原產(chan)物(wu)定(ding)格在形成的(de)大量積(ji)累。短(duan)程(cheng)(cheng)(cheng)反(fan)(fan)(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)和厭(yan)氧(yang)(yang)氨(an)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)這(zhe)2個過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)的(de)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)物(wu)和產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)可(ke)以形成互補，短(duan)程(cheng)(cheng)(cheng)反(fan)(fan)(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)不(bu)僅(jin)可(ke)以消耗厭(yan)氧(yang)(yang)氨(an)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的(de)同時可(ke)以為厭(yan)氧(yang)(yang)氨(an)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)提供(gong)代謝必(bi)需(xu)的(de)電子供(gong)體(ti)(ti)短(duan)程(cheng)(cheng)(cheng)反(fan)(fan)(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)與(yu)厭(yan)氧(yang)(yang)氨(an)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)耦合工藝(yi)的(de)開(kai)發，為生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)脫氮提供(gong)了新的(de)方向(xiang)。短(duan)程(cheng)(cheng)(cheng)反(fan)(fan)(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)將(jiang)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸鹽還(huan)原為亞硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸鹽過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中N2O的(de)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)量較低(di)，有效降低(di)溫(wen)室氣體(ti)(ti)排放。目前，對于(yu)短(duan)程(cheng)(cheng)(cheng)反(fan)(fan)(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)以及與(yu)厭(yan)氧(yang)(yang)氨(an)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)耦合工藝(yi)的(de)研究仍(reng)處在小試規(gui)模，表1列舉了耦合工藝(yi)實驗室成功啟(qi)動案例。

表1 反硝化耦合厭氧氨氧化處理效果

短(duan)程反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)與厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)氨(an)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)耦(ou)合工藝可以(yi)是(shi)(shi)(shi)一(yi)(yi)體式也可以(yi)是(shi)(shi)(shi)分(fen)段式。一(yi)(yi)體式短(duan)程反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)耦(ou)合厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)氨(an)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)工藝是(shi)(shi)(shi)指反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)菌(jun)與AnAOB在(zai)(zai)同一(yi)(yi)反(fan)應器(qi)內馴化(hua)(hua)(hua)(hua)培養(yang)，該工藝的(de)(de)(de)(de)(de)特點是(shi)(shi)(shi)反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)產(chan)生的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)及時被(bei)AnAOB消耗，反(fan)應器(qi)抗沖(chong)擊(ji)負(fu)荷能(neng)力(li)強(qiang)，占(zhan)地面(mian)(mian)積小，但需要控制(zhi)C/N、pH、DO、電子(zi)供體種類等外界(jie)環境(jing)和(he)操(cao)作條件來(lai)保證短(duan)程反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)與厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)氨(an)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)平衡，總體來(lai)說兩類微(wei)生物(wu)共存的(de)(de)(de)(de)(de)難點已經取得較(jiao)(jiao)好的(de)(de)(de)(de)(de)控制(zhi)，在(zai)(zai)耦(ou)合工藝應用方面(mian)(mian)有(you)較(jiao)(jiao)大的(de)(de)(de)(de)(de)應用潛(qian)力(li)。分(fen)段式工藝是(shi)(shi)(shi)將(jiang)反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)菌(jun)與AnAOB分(fen)別放在(zai)(zai)獨立的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)應器(qi)內培養(yang)，有(you)效避免2種菌(jun)種對底物(wu)和(he)空間的(de)(de)(de)(de)(de)競爭，并能(neng)降低流入后置厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)氨(an)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)反(fan)應器(qi)內的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)機物(wu)濃度。Ji等在(zai)(zai)處理城市污水(shui)時發(fa)現(xian)耦(ou)合工藝能(neng)穩定有(you)效的(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)要原因是(shi)(shi)(shi)厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)氨(an)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)脫氮占(zhan)主(zhu)導地位，厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)氨(an)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)貢獻率(lv)為77.2%，遠高于反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)22.8%的(de)(de)(de)(de)(de)貢獻率(lv)。更有(you)研究發(fa)現(xian)，對反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)菌(jun)和(he)AnAOB之間的(de)(de)(de)(de)(de)競爭起(qi)關(guan)鍵性作用，通常調節(jie)一(yi)(yi)體式和(he)短(duan)程反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)反(fan)應器(qi)進水(shui)C/N為2～3，更有(you)利于形(xing)成穩定的(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)生物(wu)代(dai)謝環境(jing)。

西安第四污(wu)水(shui)(shui)處理(li)廠實際(ji)改造后的(de)新工(gong)藝(yi)的(de)處理(li)效果在行業內受(shou)到(dao)(dao)廣泛關注。主(zhu)體(ti)工(gong)藝(yi)為(wei)AAO+MBBR，通過向缺(que)氧(yang)(yang)(yang)池和(he)厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)池投放填(tian)料，改造后的(de)出水(shui)(shui)水(shui)(shui)質達到(dao)(dao)一(yi)級A類標準，其出水(shui)(shui)TN含量(liang)基本保(bao)持在10 mg/L以下。對填(tian)料以及懸(xuan)浮污(wu)泥(ni)，厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)區(qu)和(he)缺(que)氧(yang)(yang)(yang)區(qu)的(de)微生(sheng)(sheng)物(wu)進行高通量(liang)分析，載體(ti)具有較高的(de)厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)氨(an)(an)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)活性，填(tian)料表面生(sheng)(sheng)物(wu)膜的(de)顏(yan)色(se)逐漸變(bian)為(wei)微紅(hong)色(se)，高度(du)濃縮(suo)在缺(que)氧(yang)(yang)(yang)區(qu)的(de)生(sheng)(sheng)物(wu)載體(ti)上。隨后，采(cai)用同位(wei)素跟蹤法進一(yi)步證實了(le)在缺(que)氧(yang)(yang)(yang)環境下的(de)厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)氨(an)(an)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)反(fan)應，并且測定(ding)結果表示厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)氨(an)(an)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)占脫氮(dan)的(de)比例達到(dao)(dao)30%左右。這(zhe)項實際(ji)應用工(gong)程是世界范(fan)圍內首(shou)個在常(chang)溫水(shui)(shui)溫條(tiao)件下實現了(le)厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)氨(an)(an)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)反(fan)應的(de)生(sheng)(sheng)產性規(gui)模裝置，為(wei)厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)氨(an)(an)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)實際(ji)工(gong)程應用提(ti)供(gong)可靠依(yi)據。在主(zhu)流PN/A和(he)短程反(fan)硝化(hua)(hua)(hua)(hua)大量(liang)實際(ji)應用之前，向污(wu)水(shui)(shui)廠的(de)缺(que)氧(yang)(yang)(yang)和(he)厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)單元中以生(sheng)(sheng)物(wu)膜形式加(jia)入厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)氨(an)(an)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)菌生(sheng)(sheng)物(wu)量(liang)，可以提(ti)高污(wu)水(shui)(shui)處理(li)效果，并降低處理(li)成(cheng)本。

4 針對能源回收的(de)厭氧氨氧化工藝

城(cheng)(cheng)市(shi)污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)C/N比(bi)過高，不適合直接應用(yong)PN/A，AnAOB在高濃(nong)度(du)有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)碳存在的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)與反(fan)(fan)硝化(hua)細菌產生(sheng)(sheng)(sheng)競爭不利于(yu)其生(sheng)(sheng)(sheng)長。為了排除(chu)水(shui)(shui)(shui)體(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)物對厭(yan)氧(yang)(yang)氨(an)(an)氧(yang)(yang)化(hua)的(de)(de)(de)(de)影(ying)響，實(shi)現污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)廠高效(xiao)(xiao)(xiao)能(neng)源回收(shou)效(xiao)(xiao)(xiao)率，需對城(cheng)(cheng)市(shi)污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)物進行(xing)預處(chu)(chu)理(li)。Jun等提出(chu)2種可(ke)運用(yong)于(yu)厭(yan)氧(yang)(yang)氨(an)(an)氧(yang)(yang)化(hua)的(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)組合，工(gong)(gong)藝(yi)(yi)流(liu)程(cheng)如圖(tu)2所(suo)示。工(gong)(gong)藝(yi)(yi)一中(zhong)(zhong)(zhong)，A段(duan)(duan)(duan)捕(bu)捉水(shui)(shui)(shui)體(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)物并(bing)回收(shou)污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)化(hua)學能(neng)和可(ke)利用(yong)能(neng)源，B段(duan)(duan)(duan)通過自(zi)養代謝途(tu)徑處(chu)(chu)理(li)剩(sheng)余的(de)(de)(de)(de)營(ying)養物質(zhi)。若A段(duan)(duan)(duan)產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)能(neng)量(liang)彌(mi)補B段(duan)(duan)(duan)的(de)(de)(de)(de)能(neng)耗，就可(ke)以實(shi)現能(neng)量(liang)的(de)(de)(de)(de)自(zi)給自(zi)足(zu)。工(gong)(gong)藝(yi)(yi)二中(zhong)(zhong)(zhong)，A段(duan)(duan)(duan)捕(bu)獲水(shui)(shui)(shui)體(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)碳并(bing)實(shi)現能(neng)源回收(shou)；B1段(duan)(duan)(duan)接收(shou)一部分生(sheng)(sheng)(sheng)活污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)和A段(duan)(duan)(duan)的(de)(de)(de)(de)出(chu)水(shui)(shui)(shui)，在充氧(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)條件下(xia)完成短程(cheng)硝化(hua)和反(fan)(fan)硝化(hua)過程(cheng)；A段(duan)(duan)(duan)的(de)(de)(de)(de)出(chu)水(shui)(shui)(shui)(含(han)有(you)(you)(you)(you)氨(an)(an)氮)和B1的(de)(de)(de)(de)出(chu)水(shui)(shui)(shui)(含(han)有(you)(you)(you)(you)亞硝酸鹽)共同(tong)加入B2段(duan)(duan)(duan)，發生(sheng)(sheng)(sheng)厭(yan)氧(yang)(yang)氨(an)(an)氧(yang)(yang)化(hua)反(fan)(fan)應。在整個A、B工(gong)(gong)藝(yi)(yi)流(liu)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)，A段(duan)(duan)(duan)中(zhong)(zhong)(zhong)有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)物的(de)(de)(de)(de)去除(chu)效(xiao)(xiao)(xiao)果對B段(duan)(duan)(duan)厭(yan)氧(yang)(yang)氨(an)(an)氧(yang)(yang)化(hua)有(you)(you)(you)(you)重要影(ying)響。A段(duan)(duan)(duan)的(de)(de)(de)(de)預處(chu)(chu)理(li)有(you)(you)(you)(you)以下(xia)幾種方式。

圖2 2種實用的主(zhu)流厭氧氨氧化(hua)工藝(yi)組合(he)

厭(yan)氧(yang)(yang)消化(hua)(hua)(hua)技術(shu)對(dui)PN/A的(de)應(ying)用具有(you)很(hen)強(qiang)的(de)實際意(yi)義，已成為(wei)(wei)(wei)一(yi)種有(you)前景的(de)技術(shu)。楊舒茗等將厭(yan)氧(yang)(yang)膜生(sheng)物(wu)反應(ying)器AnMBR作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)(wei)預處(chu)理(li)工藝(yi)，在(zai)AnMBR中(zhong)(zhong)(zhong)COD去除率為(wei)(wei)(wei)96%，其中(zhong)(zhong)(zhong)80.3%的(de)COD在(zai)此段(duan)轉化(hua)(hua)(hua)為(wei)(wei)(wei)甲(jia)烷，TN平(ping)均去除率78%。因為(wei)(wei)(wei)城市污水的(de)底物(wu)強(qiang)度(du)和溫度(du)較低，溶(rong)解(jie)的(de)甲(jia)烷占厭(yan)氧(yang)(yang)處(chu)理(li)產(chan)生(sheng)的(de)甲(jia)烷總量的(de)一(yi)大部分(fen)，所以厭(yan)氧(yang)(yang)甲(jia)烷氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)與(yu)反硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)耦(ou)合巧妙地(di)解(jie)決甲(jia)烷溶(rong)解(jie)的(de)問(wen)題，當系(xi)統中(zhong)(zhong)(zhong)同時存在(zai)和時，反硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)型厭(yan)氧(yang)(yang)甲(jia)烷氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)過(guo)程優(you)先利(li)用亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)(wei)電子受體，該過(guo)程被稱(cheng)為(wei)(wei)(wei)依賴亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽型的(de)厭(yan)氧(yang)(yang)甲(jia)烷氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(N-DAMO)，在(zai)去除溶(rong)解(jie)的(de)甲(jia)烷中(zhong)(zhong)(zhong)發揮重要作(zuo)(zuo)用。但需要注意(yi)的(de)是，厭(yan)氧(yang)(yang)反應(ying)器中(zhong)(zhong)(zhong)產(chan)生(sheng)的(de)硫化(hua)(hua)(hua)物(wu)會對(dui)反應(ying)器中(zhong)(zhong)(zhong)微生(sheng)物(wu)的(de)活性產(chan)生(sheng)一(yi)定影響，如(ru)何降(jiang)低硫化(hua)(hua)(hua)物(wu)對(dui)PN/A的(de)抑(yi)制(zhi)作(zuo)(zuo)用需要進一(yi)步的(de)研(yan)究探討。

高(gao)負荷活性污(wu)(wu)泥(HRAS)具有較高(gao)的COD捕(bu)獲能(neng)(neng)力，是(shi)(shi)目前應用最(zui)廣泛(fan)的碳(tan)濃(nong)縮處理工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)，具有占地面積小(xiao)、能(neng)(neng)耗低等(deng)優勢。HRAS工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)中(zhong)的SRT、HRT通常分(fen)別為(wei)1～4 d、2～4 h，具體(ti)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)參(can)數(shu)取(qu)決于(yu)當(dang)地溫度(du)和(he)廢(fei)水特(te)征。HRAS工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)可(ke)將(jiang)進水中(zhong)的顆粒(li)性、膠(jiao)(jiao)(jiao)體(ti)性以及溶(rong)(rong)(rong)解性物質(zhi)富集濃(nong)縮于(yu)剩余(yu)污(wu)(wu)泥中(zhong)，通過(guo)厭氧(yang)消化或焚燒的方式來實現污(wu)(wu)水中(zhong)的碳(tan)轉向。在(zai)HRAS工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)中(zhong)，顆粒(li)性COD與膠(jiao)(jiao)(jiao)體(ti)性COD是(shi)(shi)通過(guo)生物絮(xu)凝作用吸附于(yu)絮(xu)體(ti)之上(shang)，再經(jing)過(guo)固液分(fen)離(li)過(guo)程得到去(qu)除，其處理效果(guo)與胞外聚合物(EPS)的產生有密切關系；而溶(rong)(rong)(rong)解性COD(SCOD)則通過(guo)是(shi)(shi)胞內物質(zhi)貯(zhu)存的形式加以去(qu)除，溶(rong)(rong)(rong)解氧(yang)、SRT、HRT等(deng)參(can)數(shu)對(dui)膠(jiao)(jiao)(jiao)體(ti)和(he)顆粒(li)COD的去(qu)除效果(guo)明顯(xian)，而對(dui)可(ke)溶(rong)(rong)(rong)性COD的去(qu)除無顯(xian)著影響。最(zui)新的研究結果(guo)表明，HRAS-PN/A系統在(zai)滿足能(neng)(neng)量自給的情況下，凈(jing)能(neng)(neng)量產量達到4 918 kW·h/d，出水水質(zhi)符合歐盟標準[COD、TN、總懸(xuan)浮(fu)固體(ti)(TSS)含(han)量分(fen)別為(wei)125、15、35 mg/L]，并(bing)且與傳統的活性污(wu)(wu)泥系統相比，運營成(cheng)本降低了107%。

化學強化一級處理(li)(CEPT)是通過(guo)在污水(shui)中加入化學物(wu)質(如金(jin)屬鹽、聚(ju)合物(wu))，通過(guo)混凝、絮凝作用去(qu)除(chu)污水(shui)中的(de)(de)COD、SS、TP以及重金(jin)屬等。CEPT對溶(rong)解性COD去(qu)除(chu)沒有明顯效(xiao)果。因此，在考慮將CEPT用作預(yu)處理(li)之前(qian)，應(ying)對這些因素進行(xing)全面(mian)評估(gu)，例如原廢(fei)水(shui)的(de)(de)特性、廢(fei)水(shui)中的(de)(de)SCOD、污泥(ni)的(de)(de)消化性能、污泥(ni)的(de)(de)脫水(shui)和處置(zhi)成本等。

磁(ci)混凝(ning)(ning)技術(shu)(shu)是一種高(gao)效的(de)碳(tan)源分離技術(shu)(shu)，不(bu)僅停(ting)留時(shi)間短(5～60 min)，對污染物(COD、SS、TP等)具有較(jiao)高(gao)的(de)去除效果(guo)。可(ke)顯著(zhu)降低(di)后續工(gong)(gong)藝的(de)處(chu)理負荷(he)，促進(jin)碳(tan)源回收提(ti)高(gao)出水水質可(ke)作為厭氧氨(an)氧化的(de)預(yu)處(chu)理工(gong)(gong)藝。經磁(ci)混凝(ning)(ning)預(yu)處(chu)理后的(de)生(sheng)(sheng)活污水COD去除率達到60%左右，C/N降低(di)至(zhi)2～3，較(jiao)低(di)的(de)有機物有利(li)于厭氧氨(an)氧化反應的(de)進(jin)行。狄(di)斐等采用PN/A工(gong)(gong)藝處(chu)理經磁(ci)混凝(ning)(ning)預(yu)處(chu)理后的(de)生(sheng)(sheng)活污水，該(gai)系統中COD去除率為74.42%，最高(gao)實現TN、氨(an)氮去除率為86.28%和95.45%的(de)效果(guo)。

最后，強化生(sheng)(sheng)物除磷(EBPR)是一種同時(shi)去除生(sheng)(sheng)活污水(shui)中有機碳和(he)磷的(de)方法。在傳(chuan)統的(de)生(sheng)(sheng)物養分去除中，有機碳源不(bu)僅被(bei)聚磷菌(jun)(PAO)攝取用(yong)于除磷，還可以被(bei)反(fan)硝化細菌(jun)消耗(hao)用(yong)于除氮(dan)。更有學者(zhe)通過生(sheng)(sheng)物電(dian)化學系統作(zuo)為PN/A的(de)預處理單元不(bu)僅可以直(zhi)接發電(dian)，還可以通過電(dian)流刺激提高(gao)脫氮(dan)率。

未來的城市主流污水處理中，有(you)(you)(you)機碳和磷被作為能(neng)(neng)源(yuan)大量回收利用，氮成為主要的污染(ran)物，PN/A工藝能(neng)(neng)夠有(you)(you)(you)效減少對有(you)(you)(you)機碳的依賴，有(you)(you)(you)機物的預處理工藝的研(yan)究與(yu)開發將為PN/A的工程化、規模化應(ying)用提供廣闊(kuo)前景。

5 結論與(yu)展望(wang)

厭氧氨(an)氧化(hua)(hua)是一種經濟高效的(de)(de)脫(tuo)(tuo)氮(dan)工藝(yi)，在(zai)城市(shi)主流(liu)污水處(chu)(chu)理的(de)(de)脫(tuo)(tuo)氮(dan)領域具有廣闊(kuo)應用前景(jing)。該工藝(yi)在(zai)側流(liu)工藝(yi)中穩定運行具有突出的(de)(de)脫(tuo)(tuo)氮(dan)優勢(shi)，主流(liu)處(chu)(chu)理工藝(yi)已在(zai)實(shi)驗室穩定運行，但對于現(xian)場(chang)應用，仍(reng)受限于低(di)溫、低(di)氨(an)氮(dan)、高有機物濃度等因(yin)素。目前，國內外(wai)對于城市(shi)污水處(chu)(chu)理中厭氧氨(an)氧化(hua)(hua)以及短程硝化(hua)(hua)、短程反硝化(hua)(hua)耦合工藝(yi)的(de)(de)研究(jiu)仍(reng)處(chu)(chu)于小試階段，而且對于其中微生(sheng)物反應機理的(de)(de)研究(jiu)尚(shang)不明確(que)，未來需要(yao)從以下幾個方面展開研究(jiu)。

(1)主流(liu)厭氧(yang)氨氧(yang)化工藝中(zhong)微(wei)生(sheng)物群(qun)落(luo)結構(gou)復雜，采用(yong)分(fen)子生(sheng)物學測試、建(jian)立(li)模(mo)(mo)型的(de)方法解析(xi)厭氧(yang)氨氧(yang)化菌(jun)與其他(ta)功(gong)能菌(jun)的(de)共存模(mo)(mo)式和微(wei)生(sheng)物群(qun)落(luo)變化機制(zhi)。

(2)實(shi)際污(wu)水(shui)(shui)成分復(fu)雜，進(jin)水(shui)(shui)污(wu)染(ran)物存在波動，會影響耦合(he)工藝(yi)系統(tong)穩定(ding)性，由菌種適應的(de)條件不統(tong)一，需(xu)要(yao)對耦合(he)系統(tong)的(de)穩定(ding)性進(jin)一步(bu)研究。

(3)隨著耦合工藝的(de)快速(su)發展，新型生物反應器(qi)的(de)構建(jian)和運行(xing)需要不斷創新突破，優化現有反應器(qi)運行(xing)方(fang)式(shi)，構建(jian)適合AnAOB及(ji)其功能菌(jun)適宜的(de)生存環境，是未來研究的(de)主(zhu)要方(fang)向之(zhi)一。

(4)對耦合工藝(yi)中不(bu)同(tong)環境影響參數(shu)進行(xing)研究，為反(fan)應器運(yun)(yun)行(xing)優化(hua)提(ti)供了參考，但反(fan)應參數(shu)的最優設置未必就(jiu)是耦合系統處理效果的最佳組合，因(yin)此，需要通過(guo)建立數(shu)學模型模擬多個(ge)常用參數(shu)，從(cong)而得出更準確的優化(hua)運(yun)(yun)行(xing)方法。

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