1、引言

隨著(zhù)城市化水平的提高以及工業(yè)化進(jìn)程的加快，垃圾滲濾液、味精廢水、污泥消化液、焦化廢水等高氨氮廢水的產(chǎn)生量越來(lái)越大，造成水環(huán)境的污染，并給人們的生活帶來(lái)了極大影響，因此亟待采取高效經(jīng)濟的脫氮方法來(lái)處理高氨氮廢水。厭氧氨氧化（ANAMMOX）工藝是由厭氧氨氧化菌在厭氧條件下，以氨氮（NH4+-N）作為電子供體、亞硝態(tài)氮NO2--N）作為電子受體，利用無(wú)機碳源將NH4+-N和NO2--N轉化生成N2的過(guò)程。與傳統的異養型生物脫氮過(guò)程相比，厭氧氨氧化工藝具有節約能耗、不需要外加碳源且污泥產(chǎn)量少等優(yōu)點(diǎn)，有望成為新一代高氨氮廢水主流處理技術(shù)的核心。

但是，ANAMMOX菌為特殊的自養菌群體，生長(cháng)速率極慢，倍增時(shí)間長(cháng)達11d以上（一般異養菌只需幾十分鐘到幾個(gè)小時(shí)），而且容易隨出水流失，ANAMMOX菌難以富集培養，反應器系統中ANAMMOX菌的生物量存在嚴重不足。這個(gè)問(wèn)題可通過(guò)添加填料來(lái)較為有效地解決。填料為ANAMMOX菌提供了附著(zhù)和繁衍的場(chǎng)所，有利于A(yíng)NAMMOX菌的生長(cháng)繁殖，減少菌體的流失，延長(cháng)ANAMMOX菌在系統內的停留時(shí)間，可以有效促使ANAMMOX菌的富集，進(jìn)而加快ANAMMOX反應器的啟動(dòng)。填料的結構、材質(zhì)、密度對ANAMMOX菌的掛膜起著(zhù)至關(guān)重要的作用，開(kāi)發(fā)新型填料將會(huì )成為研究的熱點(diǎn)。本文概括了ANAMMOX工藝處理高氨氮廢水過(guò)程中不同類(lèi)型填料的研究現狀，以期為ANAMMOX工藝的快速啟動(dòng)和廣泛應用提供有價(jià)值的參考。

2、不同類(lèi)型填料在A(yíng)NAMMOXI藝中處理高氨氮廢水的應用

2.1 活性炭填料

活性炭是一種硬性填料，具有良好的吸附性能微生物能夠在其表面及內部孔道進(jìn)行生長(cháng)繁殖，這有利于提高反應器內的生物量，同時(shí)能夠促進(jìn)污泥顆?；?。除此之外，活性炭對NO2--N等有害物質(zhì)具有屏蔽作用，有害物質(zhì)濃度沿孔道深度逐漸減少，微生物直接與高濃度有害物質(zhì)接觸的部分很小，因而有利于反應過(guò)程的穩定，且提高了在惡劣環(huán)境下ANAMMOX菌的生存機會(huì )。趙旭飛等在上流式厭氧污泥床(UASB)反應器中添加活性炭填料，考察了活性炭填料對ANAMMOX過(guò)程的影響，結果表明，活性炭的添加在很大程度上促進(jìn)了反應器的啟動(dòng)，80d成功完成啟動(dòng)，TN去除率能夠穩定在80%~95%，TN去除負荷為0.44kg/(m3?d)，且還有很大的提升空間。此填料是一種較為理想的生物載體，不僅能夠迅速提高局部功能菌的生物量，還可避免不利環(huán)境的干擾，而聚氨酯海綿填料則容易阻礙營(yíng)養物質(zhì)和微生物代謝產(chǎn)物的傳質(zhì)。

2.2 聚乙烯填料

目前，常用于A(yíng)NAMMOX工藝中的聚乙烯填料多為呈蜂窩狀的扁圓柱體.其側邊沿不同徑向伸展許多尾翅，增加了填料的比表面積，且反應所產(chǎn)生的氣體可通過(guò)蜂窩狀結構和填料之間的孔隙排出，有助于老化生物膜的脫落更新，促進(jìn)ANAMMOX菌與底物之間的傳質(zhì)以及系統的穩定運行。孫慶花等以某污水廠(chǎng)污泥消化液進(jìn)行連續進(jìn)水，并向穩定運行的CANON反應器內投加亞硝化掛膜聚乙烯填料，構建了CANON-MBBR反應器，研究表明，系統具有良好的脫氮效能，TN去除負荷為1.15 kg (m3?d)，且系統內生物量高達1.5kg，避免了污泥的流失。王鈞等利用厭氧序批式生物膜反應器(ASBBR)，以城市生活污水為配水基質(zhì)，并投加聚乙烯懸浮填料，進(jìn)行ANAMMOX的啟動(dòng)及掛膜，考察了ASBBR系統的脫氮效果，結果表明，ASBBR在第93天完成ANAMMOX的啟動(dòng)，并實(shí)現了反應器長(cháng)時(shí)間的穩定運行，且系統總無(wú)機氮平均去除率達到88.34%。聚乙烯填料可直接懸浮在水面以下，與其他填料相比，更容易呈流化態(tài)和進(jìn)行反沖洗，且運行維護簡(jiǎn)便。

2.3  聚氨酯海綿填料

聚氨酯海綿填料比表面積大、密度低，對ANAMMOX菌具有極強的截留能力，可顯著(zhù)提高系統的脫氮效能和生物量。安雪迪等利用聚氨酯填料復合顆粒污泥構建了UASB反應器，并進(jìn)行長(cháng)期培養馴化及填料的掛膜，經(jīng)過(guò)120d的運行，進(jìn)水NH4+-N的濃度從30mg/L提高至420mg/L，容積氮去除負荷從0.08kgN/(m3?d)提升至3.39kgN/( m3?d)，系統表現出良好的適應性和氮去除率。王淑雅等應采用改性聚氨酯填料進(jìn)行ANAMMOX小試實(shí)驗，研究表明，穩定運行120d，總氮去除率在80%以上，相比于普通聚氨酯填料的掛膜，表面生物膜量增加了一倍，生物膜上物種豐富度更高，且聯(lián)氨氧化還原酶的功能基因的相對豐度明顯增高。相比于聚乙烯填料，這種填料對ANAMMOX菌的滯留能力極強，且具有很強的抵抗沖擊能力，更有利于菌種的富集培養。

2.4 其他填料

火山巖、陶粒、沸石、無(wú)紡布等填料也被廣泛應用于A(yíng)NAMMOX工藝中進(jìn)行微生物掛膜o關(guān)于A(yíng)NAMMOX菌的填料研究眾多，且不同類(lèi)型的填料都存在其各自的優(yōu)勢。為了進(jìn)一步強化ANAMMOX系統，除單一填料的研究外，混合填料也成為快速啟動(dòng)ANAMMOX反應器的一個(gè)重要研究方向。蘇慧等自主研發(fā)了一種新型的電氣石陶粒+聚氨酯的復合填料，并且將其投加到一體化的ANAMMOX反應器中進(jìn)行掛膜實(shí)驗，研究表明，復合填料對反應器的快速啟動(dòng)具有一定的促進(jìn)作用，且系統表現出較好的脫氮效果和穩定性。譚錫誠等血構建了2個(gè)裝載不同填料的UASB反應器，一個(gè)添加普通的K3填料，另外一個(gè)添加載活性炭基K3填料，對比研究了這2種ANAMMOX系統的啟動(dòng)及脫氮性能，最終2個(gè)反應器成功啟動(dòng)，最大氮容積負荷分別為2.156，2.122g/(L?d)，最大氮去除負荷分別達到1.855，1.815g/((L?d)，脫氮效果穩定，但添加載活性炭基K3填料的反應器系統啟動(dòng)要明顯更快，且系統內微生物的種群結構也發(fā)生了變化。

3、結語(yǔ)

由于A(yíng)NAMMOX反應器中的填料疏水性較強且比表面積較大，能夠將ANAMMOX菌固定化，從而有效減少了系統的啟動(dòng)時(shí)間.同時(shí)可以降低運行成本，對提高ANAMMOX工藝的脫氮性能具有獨特的優(yōu)勢，這為ANAMMOX的工程應用提供了依據。填料的類(lèi)型和形式對ANAMMOX菌的掛膜效果具有較大的影響，因此，新型填料的研發(fā)將成為今后的研究熱點(diǎn)之一，通過(guò)改性和優(yōu)選填料來(lái)進(jìn)一步加強ANAMMOX系統性能。（來(lái)源：天津創(chuàng )業(yè)環(huán)保集團股份有限公司，天津凱英科技發(fā)展股份有限公司）