厭氧氨氧化污水處理工藝及其實(shí)際應(yīng)用研究進(jìn)展

丁照杰

摘 要：我國(guó)污水處理主要面臨著高能耗、污泥產(chǎn)量大等難題，厭氧氨氧化處理工藝的研究和應(yīng)用，為解決這些問(wèn)題提供了技術(shù)支持。本文將對(duì)厭氧氨氧化污水處理的兩種工藝進(jìn)行研究，并探討其工程化應(yīng)用進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：厭氧氨氧化；污水處理工藝；實(shí)際應(yīng)用；研究進(jìn)展

一、厭氧氨氧化污水處理工藝

（1）亞硝化厭氧氨氧化工藝

厭氧氨氧化是污水處理中最常用的氧氨氧化工藝之一。在廢水處理過(guò)程中，主要分為兩個(gè)階段，兩個(gè)階段分別在不同的容器中進(jìn)行。第一個(gè)是硝化階段，將對(duì)氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽氨污水50%，厭氧氨氧化二階段，對(duì)污水中殘余元素氨和氮元素厭氧氨氧化反應(yīng)的亞硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)，從而達(dá)到去除氨氮的目的。亞硝化-厭氧氨氧化工藝具有四大優(yōu)勢(shì)，首先是通過(guò)硝化和厭氧氨氧化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生亞硝氨，這種物質(zhì)是一種堿性物質(zhì)，與厭氧水產(chǎn)生一定的碳酸氫鹽，從而實(shí)現(xiàn)酸堿中和，它可以幫助實(shí)現(xiàn)水的酸堿平衡，然后硝化厭氧氨氧化廢水處理，由于在不同的容器中的反應(yīng)過(guò)程，和在不同環(huán)境下的反應(yīng)容器，功能菌提供了自身成長(zhǎng)更合適的環(huán)境，這是水可以減少物質(zhì)對(duì)厭氧氨氧化菌的抑制作用。另一種是利用污水處理硝化厭氧氨氧化工藝，雖然屬于一種組合工藝，但運(yùn)行過(guò)程非常簡(jiǎn)單，需要更廣泛的ph值，最后，在污水處理中通過(guò)硝化厭氧氨氧化工藝降低了這些溫室氣體排放的N 2 O和NO，由于這些優(yōu)勢(shì)的存在，亞硝化厭氧氨氧化工藝已成為廢水處理中不可缺少的技術(shù)。

（2）全自氧脫氨工藝

全自氧氨法的英文CANON的簡(jiǎn)稱(chēng)，在使用氧氨氮對(duì)廢水處理的全過(guò)程當(dāng)中，主要是通過(guò)溶解氧的控制實(shí)現(xiàn)硝化和厭氧氨氧化，而且在污水處理過(guò)程中，自養(yǎng)菌可以把水中的氨元素和氮元素都分別轉(zhuǎn)化成氮?dú)?。在污水處理過(guò)程中，由于整個(gè)過(guò)程都是在微氧環(huán)境下進(jìn)行的，通過(guò)亞硝化細(xì)菌的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮和氨氮的剩余厭氧氧化反應(yīng)生成氮，在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中，由于亞硝酸鹽氧化菌和厭氧氨氧化菌屬于自養(yǎng)菌的范疇，沒(méi)有必要在全自養(yǎng)脫氮廢水處理過(guò)程中繼續(xù)添加外源有機(jī)物，只是需要全程都在無(wú)機(jī)自養(yǎng)環(huán)境中。但由于整個(gè)自氧氨工藝在污水處理中，更容易受到硝酸鹽細(xì)菌的干擾，因此污水處理必須充分的自氧氨工藝操作條件得到嚴(yán)格控制，從而達(dá)到氧和亞硝酸鹽的平衡。

二、厭氧氨氧化污水處理的應(yīng)用

（1）污泥液廢水處理

在利用厭氧氨對(duì)污泥也廢水進(jìn)行處理的過(guò)程中，最為典型的主要包括了污泥壓濾液和污泥消化液，通常情況下溫度應(yīng)該控制在30到37攝氏度，而酸堿值應(yīng)該控制7.0到8.5之間，因?yàn)橹挥性诖薖H值和溫度條件下才最有利于厭氧氧化菌的生長(zhǎng)。一些國(guó)外研究學(xué)者對(duì)該項(xiàng)處理技術(shù)進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的反復(fù)研究，在2002年的時(shí)候終于形成了世界上的亞硝化-厭氧氨氧化組合反應(yīng)器，并進(jìn)一步將該反應(yīng)器應(yīng)用到了Dokhaven污水處理廠當(dāng)中。從此以后，歐洲各個(gè)國(guó)家對(duì)利用厭氧氨氧化技術(shù)對(duì)污泥也廢水的處理展開(kāi)了大量的研究和試驗(yàn)，由于該項(xiàng)技術(shù)具有水溫高、水量小且低碳氮和高氨氮等各項(xiàng)特征，其實(shí)這也是厭氧氨氧化技術(shù)利用的最初處理對(duì)象。所以，世界上大多數(shù)厭氧氨氧化工程都是由污泥液處理而成，有著相當(dāng)成熟的經(jīng)驗(yàn)。但由于技術(shù)條件的限制，厭氧氨氧化過(guò)程中硫化物的影響及減少排放的措施在今后的研究和實(shí)際開(kāi)發(fā)中還需要解決一些技術(shù)問(wèn)題。

（2）垃圾滲濾液處理

垃圾滲濾液的特點(diǎn)是氨含量高、有機(jī)物濃度高、水質(zhì)變化、易含有重金屬等有毒物質(zhì)，是一種復(fù)雜的污水成分。氨氮濃度一般2000mg/L，與垃圾收集時(shí)間的增加會(huì)越來(lái)越高。對(duì)一些學(xué)者對(duì)垃圾填埋場(chǎng)滲濾液進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)了厭氧氨浸滲不足的現(xiàn)象，這使得厭氧氨氧化技術(shù)在處理中成為可能。從垃圾填埋場(chǎng)滲濾液的研究由厭氧氨氧化技術(shù)在治療角度，大多采用短程硝化-厭氧氨氧化過(guò)程中，一些新的技術(shù)已被嘗試過(guò)，但因?yàn)樗写罅康挠卸疚镔|(zhì)，很容易使厭氧氨氧化活性的抑制作用。對(duì)于有效穩(wěn)定的運(yùn)行性能，還需要有效調(diào)節(jié)和抑制微生物菌群中的滲濾液等，還需要研究和優(yōu)化相關(guān)技術(shù)。

（3）城市生活污水處理

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷加快，城市工業(yè)污水和生活污水的產(chǎn)生也越來(lái)越多，想要對(duì)這些污水進(jìn)行有效的處理，更好地實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展，就必須選用一種處理效果非常好的污水處理技術(shù)，并將處理后的水進(jìn)行再次回收利用，這一問(wèn)題已經(jīng)成為我國(guó)目前一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題。由于城市污水當(dāng)中含有大量的磷酸鹽、有機(jī)碳以及氨氮等各種物質(zhì)，而這樣的水環(huán)境剛好是脫氮微生物生長(zhǎng)繁殖的最佳環(huán)境，所以在對(duì)污水的處理過(guò)程中應(yīng)該充分利用其進(jìn)行污水的有效凈化和回收利用，從而實(shí)現(xiàn)污水廠能源的自給。但是子啊具體使用的時(shí)候，如果水溫過(guò)低，特別是在冬季環(huán)境下，利用該項(xiàng)技術(shù)對(duì)污水進(jìn)行處理就存在一定的困難。雖然國(guó)外這方面的研究學(xué)者Lotti等多位專(zhuān)家對(duì)這一問(wèn)題有了很大的突破，還對(duì)中試（4m 3，19℃±1℃）的階段性的相關(guān)研究也取得了很大的進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)污水處理廠的能源自給是存在一定的希望，但是在實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候，可以會(huì)受到各種外界因素的影響，比如如何實(shí)現(xiàn)全體擴(kuò)增或者是在溫度比較低的環(huán)境下怎樣才能有效提升菌群的活性等等一系列問(wèn)題都是在未來(lái)研究路上需要解決的問(wèn)題，只有很好地解決了這些問(wèn)題才能有效實(shí)現(xiàn)對(duì)城市污水的有效處理和循環(huán)利用。

（4）畜禽養(yǎng)殖污水處理

該污水具有成分復(fù)雜、COD濃度高、水質(zhì)波動(dòng)大以及有機(jī)氮含量高等多種特點(diǎn)。采用傳統(tǒng)的脫氮技術(shù)處理畜禽廢水，不僅能耗高，而且需要添加碳源，脫氮效果不理想。現(xiàn)代厭氧氨氧化工藝具有傳統(tǒng)工藝的優(yōu)點(diǎn)，有望成為處理此類(lèi)廢水的替代技術(shù)。目前，在對(duì)畜禽飼養(yǎng)過(guò)程中所產(chǎn)生的廢水利用厭氧技術(shù)進(jìn)行處理的事后，在操作上仍存在問(wèn)題，需要進(jìn)一步優(yōu)化工藝，找出消除厭氧氨氧化菌的生長(zhǎng)障礙的對(duì)策，以便在畜禽廢水處理領(lǐng)域發(fā)揮其最佳效率。

綜上所述，厭氧氨氧化處理工藝是一種有效的污水處理技術(shù)，在高氨氯和低氨氯廢水處理中的應(yīng)用均能夠達(dá)到良好的處理效果。目前工程化應(yīng)用在高氨氯廢水處理中的研究進(jìn)展較快，在污泥消化液、垃圾滲濾液等處理中的應(yīng)用都能夠使其N(xiāo)H 3-N和NO 3-N含量得到有效降低，并調(diào)節(jié)水體pH值。此外，在低氨氯廢水處理中的應(yīng)用，也取得良好效果，特別是除NO 3-N的效果能夠達(dá)到100%。

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