水(shui)質控制的(de)重(zhong)要指標(biao)就(jiu)是(shi)氮(dan)含(han)量。在工業社(she)會發展(zhan)的(de)前提下, 水(shui)體(ti)(ti)富氧化(hua)問題日益加重(zhong)。因此(ci), 當(dang)前水(shui)處理(li)技術的(de)研究重(zhong)點就(jiu)是(shi)對氮(dan)污(wu)染(ran)的(de)控制與治理(li)。傳統廢(fei)水(shui)處理(li)一般是(shi)硝(xiao)化(hua)-反(fan)硝(xiao)化(hua)的(de)脫氮(dan)工藝, 需(xu)要外(wai)加碳源和堿, 不(bu)但運行費用較高, 還可(ke)能會造成二(er)次(ci)污(wu)染(ran), 影響脫氮(dan)效率。

隨著科技的(de)不斷(duan)進(jin)步, 研究者逐漸開始關注新型的(de)生物(wu)脫氮(dan)技術, 厭氧(yang)氨(an)氧(yang)化 (ANAMMOX) 技術以其獨特的(de)高效低耗(hao)的(de)特點應運(yun)而生, 并逐漸得以開發應用(yong)。本文根據筆者工作(zuo)實(shi)踐(jian)，對厭氧(yang)氨(an)氧(yang)化污水(shui)處理技術及實(shi)際應用(yong)進(jin)行了分析和(he)探討。

1 厭氧氨氧化反(fan)應機理

根據國內外相關學(xue)者的(de)研(yan)究, 厭(yan)氧(yang)(yang)氨(an)氧(yang)(yang)化指的(de)是在厭(yan)氧(yang)(yang)的(de)條件下(xia), 以(yi)氨(an)氮 (NH4N) 為(wei)電子供體(ti), 亞硝酸氮 (NO2N) 為(wei)電子受體(ti), 以(yi)CO2或HCO3為(wei)碳源(yuan), 通過(guo)厭(yan)氧(yang)(yang)氨(an)氧(yang)(yang)化菌的(de)作用, 將氨(an)氮氧(yang)(yang)化為(wei)氮氣 (N2) 的(de)過(guo)程(cheng)。其中(zhong)(zhong)(zhong), 在厭(yan)氧(yang)(yang)氨(an)氧(yang)(yang)化的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong), 也(ye)產(chan)生了中(zhong)(zhong)(zhong)間產(chan)物聯氨(an) (N2H4) 以(yi)及(ji)羥氨(an) (NH2OH) 。在厭(yan)氧(yang)(yang)氨(an)氧(yang)(yang)化的(de)反(fan)(fan)應(ying)中(zhong)(zhong)(zhong)只對CO2以(yi)及(ji)HCO3產(chan)生了消(xiao)耗, 并(bing)沒有(you)進(jin)行外加碳源(yuan), 因此不(bu)但能夠(gou)有(you)效(xiao)實現成(cheng)本的(de)節約, 也(ye)防止了反(fan)(fan)應(ying)中(zhong)(zhong)(zhong)產(chan)生的(de)二次污染;反(fan)(fan)應(ying)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)幾乎不(bu)產(chan)生N2O, 能夠(gou)有(you)效(xiao)避(bi)免(mian)傳(chuan)統脫氮造成(cheng)的(de)溫室(shi)氣體(ti)排放;反(fan)(fan)應(ying)過(guo)程(cheng)產(chan)堿量為(wei)零, 無需(xu)添加中(zhong)(zhong)(zhong)和試劑, 并(bing)較為(wei)環(huan)保。

2.影響厭氧氨氧化的(de)主要(yao)因子

Anammox菌生(sheng)長相對緩慢，倍增時間為11～29d，且對周圍(wei)環(huan)境要(yao)求很高(gao)，周圍(wei)環(huan)境的波動對Anammox效果有(you)嚴重(zhong)的影響。因此，如何(he)選擇和控制(zhi)Anammox菌影響因素，對于快(kuai)速和穩定培育Anammox菌，具(ju)有(you)非(fei)常重(zhong)要(yao)的意義。

2.1溫度對厭氧氨氧化的影(ying)響

溫(wen)度能(neng)顯著影響Anammox活性(xing)(xing)，在合適(shi)的(de)溫(wen)度范圍內Anammox菌(jun)才(cai)會(hui)表現(xian)出(chu)較好的(de)反(fan)(fan)應(ying)(ying)活性(xing)(xing)，提高反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)的(de)運行效能(neng)。溫(wen)度在26～37°C之間變化時，氮去除速(su)率(lv)在1.51～1.84kg/（m3?d），當(dang)溫(wen)度低(di)(di)于20°C時，反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)氮去除會(hui)快速(su)下降，特別是當(dang)溫(wen)度低(di)(di)于15°C時，反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)氮去除速(su)率(lv)下降至0.55kg/（m3?d），從(cong)而抑(yi)制(zhi)Anammox反(fan)(fan)應(ying)(ying)。對(dui)其進行線性(xing)(xing)擬合發現(xian)，低(di)(di)于20°C時溫(wen)度與氮去除速(su)率(lv)具有明顯的(de)線性(xing)(xing)關系。

2.2pH對厭氧(yang)氨氧(yang)化的影(ying)響

在Anammox過程(cheng)中，pH是一個非常(chang)重要(yao)的(de)環境參(can)數，它不僅能(neng)(neng)直接影(ying)(ying)響(xiang)Anammox菌，還能(neng)(neng)通過影(ying)(ying)響(xiang)氨(an)和亞硝酸的(de)有效性(xing)而(er)間接影(ying)(ying)響(xiang)反(fan)應活性(xing)，在多項研究中表明(ming)，pH對(dui)Anammox活性(xing)有重要(yao)的(de)影(ying)(ying)響(xiang)。pH值(zhi)(zhi)和有機物(wu)對(dui)Anammox反(fan)應器的(de)影(ying)(ying)響(xiang)顯(xian)著，在（20±1）°C下(xia)，Anammox反(fan)應的(de)最適pH值(zhi)(zhi)為6.7～8.5。當pH值(zhi)(zhi)＜6.7或(huo)＞8.5時，將導致(zhi)游離氨(an)（FA）和游離亞硝酸（FNA）的(de)濃度分別高(gao)于(yu)8.93mg/L和2.67×10-2mg/L，抑制Anammox反(fan)應。

2.3溶解氧對厭氧氨氧化的影響

Anammox菌為(wei)厭氧(yang)(yang)(yang)菌，因此，氧(yang)(yang)(yang)氣的存(cun)在極易影響Anammox菌活(huo)性。保持反應器內厭氧(yang)(yang)(yang)環境對(dui)Anammox反應極為(wei)重要，不(bu)容(rong)忽視。通過改變(bian)進水(shui)堿(jian)度、光照條件和(he)溶(rong)解氧(yang)(yang)(yang)，發現水(shui)力停留時間為(wei)1.5h條件下，當進水(shui)DO小于3mg/L時，平均氨氮(dan)去(qu)除(chu)率和(he)亞(ya)硝氮(dan)去(qu)除(chu)率分(fen)別(bie)為(wei)99.7%和(he)100%，平均總氮(dan)去(qu)除(chu)負荷為(wei)1.0kg/（m3?d）。溶(rong)解氧(yang)(yang)(yang)會(hui)使Anammox活(huo)性受到(dao)抑制，在溶(rong)解氧(yang)(yang)(yang)去(qu)除(chu)后Anammox活(huo)性可以得到(dao)恢復。

2.4基質濃(nong)度對(dui)厭氧氨氧化的影響

Anammox反應是氨(an)氮(dan)和亞硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)的生(sheng)物(wu)反應，一般來說，亞硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)既(ji)是Anammox的必備物(wu)質，同時也是Anammox的限制性基質，甚至是毒性物(wu)質。當亞硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)的含量超(chao)過一定限度后，亞硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)會抑(yi)制Anammox活性，影(ying)響(xiang)正(zheng)常的生(sheng)長與代謝(xie)。

當處理(li)人工配水(shui)時，在(zai)中低進(jin)水(shui)濃度下（NO2--N≤400mg/L），與改(gai)進(jin)式(shi)連(lian)續(xu)(xu)進(jin)水(shui)方式(shi)相比，宜采用一次性進(jin)水(shui)方式(shi)運行；在(zai)高進(jin)水(shui)濃度下（NO2--N≥400mg/L）改(gai)進(jin)式(shi)連(lian)續(xu)(xu)進(jin)水(shui)方式(shi)比一次性進(jin)水(shui)方式(shi)優勢明顯。

2.5有(you)機物(wu)對(dui)厭氧(yang)氨氧(yang)化的影響

有機物(wu)對Anammox既有促進作用(yong)(yong)，同(tong)時(shi)也(ye)會抑(yi)(yi)制Anammox的(de)活性(xing)。促進作用(yong)(yong)主要是(shi)特定的(de)有機物(wu)可作為能(neng)源被Anammox所利用(yong)(yong)，維(wei)持Anammox的(de)生理代謝，同(tong)時(shi)也(ye)能(neng)調節碳氮比，使Anammox和反硝化耦合；抑(yi)(yi)制作用(yong)(yong)主要表(biao)現在有機物(wu)的(de)存在會增強(qiang)異(yi)樣菌的(de)活性(xing)，使其與Anammox菌爭奪電子受體亞硝酸鹽(yan)。

3 厭(yan)氧(yang)氨氧(yang)化污(wu)水處理(li)的應用(yong)

隨著對厭氧(yang)氨氧(yang)化(hua)技術研究的不(bu)斷(duan)深入, 已經成功(gong)實現了多種污水處理(li)的實際應(ying)用(yong), 如市政污泥液、生活污水、廁所水、焦化(hua)廢(fei)水、味精廢(fei)水以(yi)及垃圾滲濾(lv)液等(deng)的處理(li), 并逐(zhu)漸在(zai)其他廢(fei)水處理(li)領域得以(yi)普及和(he)使用(yong)。

但目前對于一些(xie)制藥、養殖等高(gao)氨(an)氮的(de)工業領域, 應用(yong)厭氧(yang)氨(an)氧(yang)化技(ji)術進行污(wu)水(shui)處理仍較少, 這(zhe)也(ye)是(shi)今后需要(yao)努力的(de)方向。以下選取(qu)幾個較為典型(xing)的(de)厭氧(yang)氨(an)氧(yang)化污(wu)水(shui)處理的(de)實(shi)際應用(yong)效果, 供(gong)參考。

(1) 污(wu)泥液廢水處理

較為(wei)典型的(de)低碳氮比(bi)污(wu)泥(ni)(ni)液(ye)廢水有污(wu)泥(ni)(ni)消化液(ye)以及污(wu)泥(ni)(ni)壓濾(lv)液(ye)等(deng), 溫度多30℃~37℃, p H值也(ye)多在(zai)7.0~8.5之間(jian), 非常適宜(yi)厭(yan)氧(yang)(yang)氨氧(yang)(yang)化菌的(de)生長。國(guo)(guo)外學(xue)者(zhe)對亞硝化-厭(yan)氧(yang)(yang)氨氧(yang)(yang)化技術(shu)的(de)多次優化研究, 在(zai)2002年就(jiu)已經形成(cheng)了世界上(shang)第(di)一(yi)套亞硝化-厭(yan)氧(yang)(yang)氨氧(yang)(yang)化組合反應器(qi), 并在(zai)Dokhaven污(wu)水處理廠正式(shi)投(tou)入使用。至此, 對污(wu)泥(ni)(ni)液(ye)采用厭(yan)氧(yang)(yang)氨氧(yang)(yang)化技術(shu)處理的(de)工程逐(zhu)漸(jian)在(zai)歐洲各(ge)國(guo)(guo)得以展(zhan)開。

(2) 垃圾滲濾液處理

垃圾(ji)滲濾(lv)液(ye)的(de)特點(dian)是(shi)有(you)(you)機物濃度高(gao)、氨(an)氮(dan)含(han)量(liang)高(gao)、水質(zhi)變(bian)化大, 且容易含(han)有(you)(you)重(zhong)金屬(shu)等有(you)(you)毒物質(zhi), 因而是(shi)一種成分較為復雜的(de)污水。集(ji)中(zhong)的(de)氨(an)氮(dan)濃度一般為2000mg/L, 隨著(zhu)垃圾(ji)堆(dui)放時間的(de)增(zeng)長還會越來越高(gao)。有(you)(you)學者對(dui)廢物填埋場滲濾(lv)液(ye)進行(xing)研究(jiu)時, 發現了滲濾(lv)液(ye)中(zhong)厭氧(yang)氨(an)缺(que)失的(de)現象, 才(cai)使得對(dui)其(qi)進行(xing)厭氧(yang)氨(an)氧(yang)化技(ji)術處理成為一種可能。

(3) 城市生活污水處理

隨著近年來(lai)我國城(cheng)市(shi)化進程(cheng)的(de)不斷加快, 城(cheng)市(shi)污水(shui)處理(li)(li)行業的(de)壓力也(ye)越來(lai)越大。要(yao)(yao)增強污水(shui)處理(li)(li)的(de)效益(yi), 實現可持續發展(zhan), 就需要(yao)(yao)實現城(cheng)市(shi)污水(shui)的(de)再(zai)利用, 有(you)效實現能源的(de)循(xun)環回收, 這(zhe)已成為當前的(de)污水(shui)處理(li)(li)研究的(de)重要(yao)(yao)課題。

城市生活污水(shui)中(zhong)含有(you)(you)有(you)(you)機(ji)碳(tan)、磷酸鹽以及(ji)氨(an)氮等眾多能量(liang), 正(zheng)符合自(zi)養型的(de)脫氮技術的(de)處理(li)條件, 因而有(you)(you)望(wang)實現(xian)污水(shui)廠(chang)的(de)能源自(zi)給(gei)。但(dan)是對于較(jiao)低(di)水(shui)溫 (8℃~15℃) 的(de)城市來說(shuo), 尤其是冬季, 用厭氧(yang)氨(an)氧(yang)化工藝進(jin)行(xing)城市污水(shui)處理(li)仍是較(jiao)大的(de)挑戰。

雖然國外(wai)的(de)相關學者 (如(ru)Lotti等(deng))對于這方(fang)面(mian)已有了突破性(xing)研(yan)(yan)究(jiu), 對于中(zhong)試 (4m, 19℃±1℃) 的(de)階段性(xing)研(yan)(yan)究(jiu)也(ye)有所進展, 有望(wang)實現(xian)污水處(chu)理(li)廠的(de)能(neng)源(yuan)自給(gei), 但(dan)在實際(ji)技(ji)術工(gong)程(cheng)應用的(de)過程(cheng)中(zhong), 仍存在諸如(ru)低溫條件(jian)下(xia)如(ru)何提高菌性(xing)活體、如(ru)何實現(xian)全(quan)體擴增(zeng)等(deng)問題(ti), 需要在未來的(de)研(yan)(yan)究(jiu)發(fa)展中(zhong)有所突破, 才能(neng)使其(qi)在處(chu)理(li)城市(shi)污水中(zhong)得以更好地運(yun)用。

(4) 畜禽養殖(zhi)污水處(chu)理

該(gai)類污水(shui)(shui)的(de)(de)特點是COD濃(nong)度高、成(cheng)(cheng)分(fen)復雜且(qie)水(shui)(shui)質波動大(da), 還存在一定的(de)(de)有(you)(you)機(ji)氮(dan)(dan)。使用傳統的(de)(de)脫(tuo)氮(dan)(dan)技術進行畜(chu)禽養殖污水(shui)(shui)處理時, 不僅能(neng)耗高, 還需要加補碳源, 脫(tuo)氮(dan)(dan)效果也不理想。而(er)現代(dai)的(de)(de)厭氧氨(an)氧化工藝(yi)有(you)(you)著傳統技術沒有(you)(you)的(de)(de)優勢, 有(you)(you)望成(cheng)(cheng)為處理該(gai)類廢水(shui)(shui)的(de)(de)備選工藝(yi)技術。

當前在(zai)對豬場廢水厭(yan)(yan)氧(yang)處(chu)理(li)(li)的(de)研(yan)究中(zhong), 還存在(zai)著運行尚不穩定的(de)問題, 需要進一步(bu)優化工(gong)藝, 找到消除影響(xiang)厭(yan)(yan)氧(yang)氨(an)氧(yang)化菌生長障礙(ai)的(de)對策(ce), 才能(neng)發揮其在(zai)畜禽養(yang)殖污(wu)水處(chu)理(li)(li)領域(yu)的(de)最(zui)佳效能(neng)。

4 結語

當前階段(duan)國內對(dui)厭氧氨氧化工程(cheng)(cheng)運行(xing)的條件以及啟(qi)(qi)動(dong)的時間等方面的研(yan)究, 相對(dui)來(lai)說還(huan)不太夠, 需要(yao)在未來(lai)的實踐過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)進一(yi)步研(yan)究其影(ying)響因素(su), 以縮短啟(qi)(qi)動(dong)時間, 實現厭氧氨氧化污水處(chu)理技術的廣泛應(ying)用。