亚硝化-厌氧氨氧化处理生活污水

城市污水处理厂的传统反硝化过程是通过在再生罐中充分曝气，将氨氮和亚硝酸盐氮尽可能地转化为硝酸盐氮，然后向反硝化结构中添加一定量的碳源。硝酸盐氮转化为氮气。近年来，基于实验和实践中发现的一些新现象，国内外学者提出了一些新的生物脱氮工艺，并形成了新的生物脱氮理论，主要包括亚硝化和厌氧氨氧化。

1.新的生物反硝化理论

1.1硝化作用

与全程硝化反硝化工艺相比，短程硝化反硝化可节省曝气量的1/4，减少污泥产量，降低碱度和碳源用量，具有较高的应用价值。

在传统的生态系统中，亚硝酸盐细菌和硝酸盐细菌处于共生状态。亚硝酸盐细菌产生的亚硝酸盐氮将很快被亚硝酸盐细菌转化为硝酸盐氮。在该过程中难以形成亚硝酸盐氮累积。因此，短程硝化过程的控制难点在于如何提高亚硝酸盐细菌的活性，抑制硝酸盐细菌的活性，使硝化反应产物以亚硝酸盐氮的形式停留，防止亚硝酸盐的生成。氮被连续氧化，从而可以进一步还原硝酸盐氮直接经历反硝化反应或厌氧氨氧化反应。有必要控制硝化反应的影响因素。根据两种硝化细菌对环境因素的不同耐受性，尝试抑制硝酸盐细菌的活性和/或减少反应器中硝酸盐细菌的数量，从而获得大量的亚硝酸盐氮。积累的目的。

影响亚硝化过程的主要因素是：

（1）温度

室温下硝化反应产生的亚硝酸盐氮可以快速氧化，但在30℃以上会产生明显的亚硝酸盐积累。作为一个相对简单的控制条件，研究人员可以将反应器温度控制在低温（≤15°C）或高温阶段（30-40°C），这样，硝化反应中获得的大多数产物都是亚硝酸盐氮。但是，对于城市污水处理厂来说，控制污水低温或高温的措施显然是不合适的。

（2）pH值

一般认为，亚硝酸细菌的最佳pH值为7.9〜8.2，而硝酸盐细菌的最佳pH值为7.2〜7.6。当pH值小于6.5时，将抑制亚硝酸盐细菌和硝酸盐细菌的生长。当该值大于8时，硝酸盐细菌的生长受到抑制，因此工艺废水中亚硝酸盐氮的浓度会更高。

（3）溶解氧

亚硝酸细菌和硝酸细菌对溶解氧的亲和力不同，这种差异可用于实现亚硝化作用。并根据作者的实验结果，控制适当的

脱氧浓缩是实现稳定亚硝化必须采取的方法之一。溶解氧浓度过高会迅速氧化亚硝酸盐氮，这不利于其积累，但是溶解氧浓度不能太低。氧气供应不足也会降低亚硝酸盐细菌的活性。

（4）游离氨

较高浓度的游离氨可在一定程度上抑制两种硝化细菌的活性，但对硝酸盐细菌更敏感，这意味着较高浓度的游离氨可达到抑制硝酸盐细菌活性的目的。。安东尼发现游离氨对亚硝酸盐细菌的抑制浓度为10〜150mg / L，硝酸盐细菌的抑制浓度为0.1〜1.0mg / L。

（5）污泥龄

由于在中等和高温条件下亚硝酸盐细菌的产生周期短于硝酸盐细菌的产生周期，因此可以将污泥年龄控制在亚硝酸盐细菌和硝酸盐细菌的最小停留时间之间，并且可以逐步消除亚硝酸盐细菌。在再生池中，亚硝酸盐细菌越来越丰富，从而实现了亚硝酸盐氮的积累。在某些污水处理厂的实际运行中也发现了这种现象。

1.2厌氧氨氧化

厌氧氨氧化是指微生物在缺氧条件下使用氨氮作为电子供体，亚硝酸盐氮作为电子受体同时将其转化为氮的过程。与传统的反硝化工艺相比，厌氧氨氧化工艺不需要外部碳源，减少了化学药品的消耗，污泥产量低，不需要氧气供应，节省了电能，具有明显的优势。

影响厌氧氨氧化过程的主要因素是：

（1）基质浓度

适当量的氨氮和亚硝酸盐氮用作底物，为厌氧氨氧化细菌提供营养和能量。但是，当氨氮和亚硝酸盐氮的浓度超过一定值时，也会抑制厌氧氨氧化细菌的活性。郑平[3]的研究结果表明，氨氮对亚硝酸盐氮的抑制常数为5.4〜12.0mmol / L，厌氧菌的抑制常数为38.0〜98.5mmol / L。

（2）pH值

氨氮和亚硝酸盐氮在水中均具有电离平衡，pH值可通过影响游离氨和游离亚硝酸的浓度来影响厌氧氨氧化过程。VaDongen认为，当pH在6.7和8.3之间时，厌氧氨氧化反应可以很好地进行，最佳pH约为8.0。

（3）溶解氧

水中高浓度的溶解氧将对厌氧氨氧化细菌的活性产生重大影响。尽管氧气可以显着抑制厌氧氨氧化菌的活性，但是当去除氧气中毒时，厌氧氨氧化菌的活性可以恢复。

（4）温度

厌氧氨氧化细菌对温度变化更敏感。通常认为，适合于厌氧细菌的温度是33-40℃。近年来，研究人员已转向研究中低温条件下的厌氧氨氧化工艺。作者使用生物陶粒过滤柱。平均总脱氮负荷分别为20±2℃，15±1℃和10±1℃。达到1.00g /（L·d），0.89g /（L·d），0.74g /（L·d），平均总氮去除率分别为87.6％，82.5％，73.0％。

（5）轻

厌氧氨氧化细菌是光敏细菌，在光的作用下其氨去除率将降低30-50％。污水处理厂的结构通常是钢筋混凝土结构。例如，在屋顶的开口处覆盖不透明的盖板，这基本上可以避免光对结构的反硝化作用的影响。

（6）有机质

厌氧氨氧化细菌是化学自养厌氧细菌，其繁殖速度很慢。在水中存在有机碳源的情况下，异养细菌繁殖得更快，这将影响厌氧氨氧化菌的生长。因此，厌氧氨氧化工艺更适合放置在微曝气反应器工艺的后端。反应器的流出物中含有较低浓度的有机物和较高浓度的未氧化氨氮，可以达到较好的效果。反硝化作用。

2.亚硝化-厌氧氨氧化工艺的特点

在亚硝化过程中，亚硝酸盐细菌仅将氨氮转化为亚硝酸盐氮，而不能继续将其转化为氮气。为了实现污水的高效脱氮，亚硝化需要与其他工艺结合使用，厌氧氨氧化是其最理想的结合方式。目前，许多研究人员都喜欢使用两种新的反硝化工艺：一种是以CANON为代表的单级反应；另一种是以CANON为代表的单级反应。另一个是两阶段反应，以SHARON-ANAMMOX为代表。

CANON工艺的特点是亚硝酸盐细菌和厌氧氨氧化细菌共存于同一反应器中。位于生物膜外层的亚硝酸盐细菌首先将氨氮氧化为亚硝酸盐氮，然后通过传质将位于生物膜中的亚硝酸盐细菌转化为膜内层中的厌氧细菌。。

SHARON工艺的特点是将反应器的污泥年龄控制在30〜35℃，使其处于亚硝酸盐细菌和硝酸盐细菌的最短停留时间之间，并逐渐消除反应器中的硝酸盐细菌。后来，开发了SHARON-ANAMMOX工艺。在前一个反应器中，约一半的氨氮转化为亚硝酸盐氮，然后在后一个反应器中，将亚硝酸盐氮和其余一半的氨氮转化为氮。

目前，适用于厌氧氨氧化工艺的反应器类型主要包括EGSB，生物转盘，SBR，固定床等，它们均具有良好的微生物保留性。

3.亚硝化-厌氧氨氧化工艺应用于生活污水处理的可能性

在两步亚硝化-厌氧氨氧化过程中，亚硝酸盐细菌和厌氧氨氧化细菌可以在最有利的环境中生长。与单级工艺相比，它的运行可靠性更高，启动时间更短。，反硝化效率高，具有一定的优势。但是，在我国污水排放量逐年增加的情况下，将亚硝化-厌氧氨氧化法应用于生活污水处理仍存在一定的局限性。一方面，厌氧氨氧化反应需要先前亚硝化反应的流出物以维持稳定的NH4 + / NO2-。另一方面，在以前的研究结果中，亚硝化-厌氧氨氧化工艺一般采用较高的氨氮浓度（> 500mg / L），反应器温度也很高（30〜40℃），两者均是室温下底物含量低的生活污水难以维护，且能耗巨大。近年来，研究人员已开始研究室温下的厌氧氨氧化过程。

向上流动的高负荷生物滤池-CSTR亚硝化反应器-向上流动的厌氧氨氧化滤池塔用于处理实际的生活污水。系统稳定后，出水氨氮平均浓度为0.02mg / L，出水COD浓度为41.4±2.3mg / L，出水总氮浓度为11.9±2.7mg / L。优于《城市污水处理厂污染物排放标准》 GB18918-2002）A级标准。

4.结论

基于亚硝酸盐细菌和硝酸盐细菌对各种底物或因素的不同耐受性，可以通过控制这些反应参数来实现更稳定的亚硝化作用。但是，目前，对于某些反应参数的合理调节范围，不同的研究人员得出了不同的结论。

另外，虽然目前亚硝化-厌氧氨氧化法在实际生活污水处理中的应用尚有很多问题有待解决，但其应用前景和效益也很大，可以积极地促进污水处理厂的良性循环。城市生态系统和实现可持续性发展的目标值得研究人员进行深入研究。