厌氧氨氧化基础知识累积.doc

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1、一、世界Anammox的工程应用概述（2016.12.19生物工程学报）厌氧氨氧化(Anaerobicammoniumoxidation，ANAMMOX)工艺因其高效低耗的优势，在废水生物脱氮领域具有广阔的应用前景。在过去的20年中，许多基于ANAMMOX反应的工艺得以不断研究和应用。综述了各种形式的ANAMMOX工艺，包括短程硝化-厌氧氨氧化、全程自养脱氮、限氧自养硝化反硝化、反硝化氨氧化、好氧反氨化、同步短程硝化-厌氧氨氧化-反硝化耦合、单级厌氧氨氧化短程硝化脱氮工艺。对一体式和分体式工艺运行条件进行了比较，结合ANAMMOX工艺工程(主要包括移动床生物膜，颗粒污泥和序批式反

2、应器系统)应用现状，总结了工程化应用过程中遇到的问题及其解决对策，在此基础上对今后的研究和应用方向进行了展望。今后的研究重点应集中于运行条件的优化和水质障碍因子的解决，尤其是工艺自动化控制系统的开发和特殊废水对工艺性能影响的研究。厌氧氨氧化(Anaerobicammoniumoxidation，ANAMMOX)工艺，最初由荷兰Delft工业大学于20世纪末开始研究，并于本世纪初成功开发应用的一种新型废水生物脱氮工艺。它以20世纪90年代发现的ANAMMOX反应(1)为基础，该反应在厌氧条件下以氨为电子供体，亚硝酸盐为电子受体反应生成氮气，在理念和技术上大大突破了传统的生物脱氮工艺

3、。ANAMMOX工艺具有脱氮效率高、运行费用低、占地空间小等优点，在污水处理中发展潜力巨大。目前该工艺在处理市政污泥液领域已日趋成熟，位于荷兰鹿特丹Dokhaven污水厂的世界上首个生产性规模的ANAMMOX装置容积氮去除速率(NRR)更是高达9.5kgN/(m3·d)。此外，ANAMMOX工艺在发酵工业废水、垃圾渗滤液、养殖废水等高氨氮废水处理领域的推广也逐步开展，在世界各地的工程化应用也呈星火燎原之势。本文介绍了不同形式的ANAMMOX工艺，通过比较其运行条件，并结合ANAMMOX工艺工程应用现状，总结了该工艺工程化应用面临的问题和解决对策，在此基础上对今后的研究和应用方向进

4、行了展望。1、ANAMMOX工艺及其衍生工艺经过20多年的研究和发展，基于ANAMMOX反应开发出来的较成熟的工艺有SHARON(Singlereactorforhighactivityammoniaremovalovernitrite)-ANAMMOX工艺、全程自养脱氮(Completelyautotrophicnitrogenremovalovernitrite，CANON)工艺、限氧自养硝化反硝化(Oxygenlimitedautotrophicnitrificationanddenitrification,OLAND)工艺、反硝化氨氧化(Denitrifyingammon

5、iumoxidation,DEAMOX)工艺、好氧反氨化(Aerobicdeammonification,，DEMON)工艺。近年来，研究人员仍在不断探索其他形式的ANAMMOX衍生工艺，譬如同步短程硝化、厌氧氨氧化、反硝化耦合(Simultaneouspartialnitrification，ANAMMOXanddenitrification,SNAD)工艺、单级厌氧氨氧化短程硝化脱氮(Single-stagenitrogenremovalusingANAMMOX）目前，存在两种方法为ANAMMOX提供电子受体亚硝酸盐，一种是在一个独立的曝气反应器中产生而随后进入ANAMMOX

6、反应器，另一种是在一个无O2或者微O2的ANAMMOX反应器中产生并立即参与ANAMMOX反应。据此，可将ANAMMOX工艺相应分为分体式(两级系统)和一体式(单级系统)两种，一体式包括CANON、OLAND、DEAMOX、DEMON、SNAP、SNAD等工艺，分体式主要是SHARON-ANAMMOX工艺。一体式工艺的基建成本低、结构紧凑、装置运行和控制简单，并且其短程硝化产生的亚硝酸盐立即参与ANAMMOX反应，能有效避免因亚硝酸盐累积造成的抑制，另外单位体积脱氮速率高也是一体化工艺的优势。但是一体化工艺启动时间长，反应器内微生物间的生态关系复杂，经受负荷冲击时易失稳，并引发连

7、锁反应，导致“雪崩”效应，系统受扰紊乱后恢复时间也长。与一体式工艺相比，分体式工艺中的两反应器可单独进行灵活和稳定的调控，系统受扰后恢复时间短，ANAMMOX反应器进水具有相对稳定的氨氮和亚硝氮比例。其次由于短程硝化阶段能削减某些毒物和有机物，避免其直接进入ANAMMOX反应器，所以更适合处理含毒物和有机物的废水。另外，处理高负荷含氮废水时，分体式工艺的高投资成本会通过较低的运营成本得以补偿。因此，这两种工艺各有利弊，实际应用时需根据具体情况，做到“因水制宜，量水裁艺”。2、AN