近年來(lái)，國家的經(jīng)濟發(fā)展速度不斷提升，人們的生活水平也不斷提高，但污水排放問(wèn)題卻變得越來(lái)越嚴重。因此，國家相關(guān)管理部門(mén)不斷加強對污水處理廠(chǎng)的建設力度，并引進(jìn)了很多先進(jìn)的技術(shù)手段，來(lái)優(yōu)化污水處理效果。厭氧氨氧化工藝技術(shù)就是其中之一。由于厭氧氨氧化菌獨特的代謝方式，其與傳統的污水處理（硝化/反硝化）工藝相比具有以下優(yōu)勢：①在氨氮氧化為亞硝氮的過(guò)程中減少了60%的需氧量；②無(wú)需外部碳源投加量，并減少80%的剩余污泥量。

根據亞硝酸的來(lái)源不同，耦合工藝分為兩大類(lèi)。其一是厭氧氨氧化與短程硝化的耦合；其二是厭氧氨氧化與短程反硝化工藝的耦合。因此，如何實(shí)現亞硝酸的獲取和副產(chǎn)物的消除，以及如何實(shí)現厭氧氨氧化菌的優(yōu)勢化是厭氧氨氧化工藝高效穩定運行的關(guān)鍵。目前，通過(guò)提高反應溫度、降低溶解氧、提高進(jìn)水氨氮濃度、調節污泥齡等方式實(shí)現亞硝酸鹽的累積，這些技術(shù)已被成功應用于污泥消化液、垃圾滲濾液、工業(yè)廢水等高氨氮廢水處理。然而，由于城市生活污水碳氮比較高、溫度隨季節波動(dòng)大等，這些特點(diǎn)使厭氧氨氧化工藝的應用面臨著(zhù)諸多困難。

1、厭氧氨氧化工藝應用于城市生活污水處理的限制因素

1.1 厭氧氨氧化菌與其他功能菌的競爭

在現實(shí)中，厭氧氨氧化菌廣泛地存在于城市污水廠(chǎng)中。由于厭氧氨氧化菌的生長(cháng)速率非常緩慢，倍增時(shí)間長(cháng)達11天，這使得厭氧氨氧化反應器的啟動(dòng)時(shí)間增加?；谝陨显?，厭氧氨氧化菌需要與AOB、NOB、反硝化菌以及其他的異養菌在同一系統中競爭生存空間，這對不同的基質(zhì)形成了非常復雜的競爭關(guān)系。

1.2 溫度

側流工藝中的反應溫度一般為30～40℃，這是為了保證AOB的生長(cháng)速率高于NOB，并且兩者的差值會(huì )隨著(zhù)溫度的增加而不斷拉大。在實(shí)際工作中，當對城市主流污水進(jìn)行處理時(shí)，在低溫環(huán)境下，對PN/A工藝的實(shí)現和穩定運行提出了新的挑戰。

1.3 碳氮比（C/N）

厭氧氨氧化菌是嚴格的化能自養菌，以二氧化碳作為碳源合成體細胞。一般而言，有機物的存在不能對厭氧氨氧化菌產(chǎn)生直接不利的影響，甚至有少量有機物，如乙酸鈉還能加速厭氧氨氧化菌的生長(cháng)及胞外聚合物的分泌。但較高濃度的有機物（C/N>2）反而會(huì )促進(jìn)異養菌的生長(cháng)，進(jìn)而與厭氧氨氧化菌爭奪生存空間與基質(zhì)。其原因如下：首先，異養菌的生長(cháng)速率普遍高于自養菌，由此導致的污泥量增加更容易使厭氧氨氧化菌被淘洗出系統。其次，異養菌的大量繁殖加劇了脫氮功能菌群之間對于基質(zhì)的競爭。研究發(fā)現，在進(jìn)行污水處理時(shí)，當進(jìn)水中小分子有機物含量過(guò)高時(shí)（C/N接近2左右），厭氧氨氧化菌的反應活性就會(huì )明顯受到抑制。而對于全程自養脫氮工藝而言，進(jìn)水C/N比低于0.7時(shí)可獲得比較好的脫氮效果。

2、厭氧氨氧化工藝在城市污水處理中應用的研究進(jìn)展

厭氧氨氧化工藝是目前最綠色節能的生物脫氮工藝之一，并被認為是未來(lái)污水處理工藝向“集水資源再生、能源回用及資源回收”方向發(fā)展的重要途徑之一。然而，由于厭氧氨氧化菌特殊的代謝特征，限制了其在主流污水處理環(huán)節的廣泛應用。相關(guān)技術(shù)人員針對厭氧氨氧化菌生長(cháng)緩慢、產(chǎn)率低、易受環(huán)境影響等特點(diǎn)，近年來(lái)對厭氧氨氧化工藝在主流污水處理中應用的研究主要集中在“如何實(shí)現厭氧氨氧化菌高效富集與截留”、“如何實(shí)現NOB的抑制”、“如何適應低溫環(huán)境”等方面。所以，相關(guān)技術(shù)人員應該加大研究力度，不斷開(kāi)發(fā)，爭取早日完善此項工藝技術(shù)。

2.1 厭氧氨氧化的高效富集（生物膜法）

生物膜是自然界廣泛存在的一種微生物聚集形式。生物膜能夠使微生物固定化生長(cháng)，并為微生物反應提供特殊的微環(huán)境。生物膜法與傳統的懸浮態(tài)活性污泥法相比，其更能夠顯著(zhù)提高反應體系生物量，保留世代時(shí)間長(cháng)的菌屬，提高微生物結構多樣性，并具有更高的抗沖擊負荷。因此，生物膜法也是城市污水二級生物處理的一種常用方法，其對污水水質(zhì)、水量的變化有較強的適應性，管理方便，不會(huì )發(fā)生污泥膨脹，以及能夠處理低濃度的污水。因此，無(wú)論是借助掛膜填料或是自身聚集形成的生物膜法，都被證明是實(shí)現厭氧氨氧化工藝在主流污水處理中應用的有效途徑。

為了解決污水廠(chǎng)的脫氮效率及運行問(wèn)題，某公司開(kāi)發(fā)了一種新工藝移動(dòng)床生物膜反應器。這種反應器最早是為了在好氧區投加輕質(zhì)填料，為了實(shí)現污泥的固定生長(cháng)而緩解膜分離組件的生物堵塞。后來(lái)，由于高比表面積填料的研發(fā)和使用，移動(dòng)床反應器兼具了傳質(zhì)效率高、抗沖擊負荷效果好，微生物種類(lèi)豐富等優(yōu)勢。并且，在無(wú)需接種厭氧氨氧化污泥的前提下，厭氧氨氧化工藝在移動(dòng)床反應器內可在較短時(shí)間內實(shí)現啟動(dòng)。

2.2 PNA工藝對NOB的抑制

PNA系統后置短程反硝化實(shí)現城市污水深度脫氮控制的裝置與方法是，在一個(gè)SBR反應器內實(shí)現城市生活污水深度脫氮的技術(shù)。PNA系統結合在好氧階段將短程硝化耦合厭氧氨氧化，在缺氧階段將短程反硝化和厭氧氨氧化耦合，以此解決短程硝化厭氧氨氧化一體化的應用，是對于城市生活污水中出水氨氮不能過(guò)低導致NOB競爭性增長(cháng)和出水硝酸鹽高的重要舉措。PNA工藝對NOB的抑制通常是通過(guò)控制溶解氧的濃度，在低溶解氧環(huán)境中，AOB對溶解氧具有更高的親和力，以此限制NOB的生長(cháng)。然而，在低溶解氧條件下運行同樣會(huì )不同程度地降低AOB反應活性，最終導致整個(gè)反應過(guò)程速率下降。

2.3 碳分離（碳捕捉）

城市污水中的C/N普遍較高，這是PNA工藝應用于主流污水處理必需解決的問(wèn)題之一。研究表明，當進(jìn)水C/N低于0.5時(shí)，系統可以獲得較好的脫氮性能。目前，污水中的有機物被認為是可回收利用的寶貴碳資源，若是通過(guò)傳統工藝好氧分解生成CO2是一種能量的浪費。因此，為保證厭氧氨氧化過(guò)程的高效脫氮及碳資源的回收利用，在PNA工藝之前需對污水進(jìn)行碳氮的分離。

碳分離的方式根據原理不同可分為：高負荷活性污泥工藝、化學(xué)強化一級處理、厭氧預處理等。HRAS工藝通?？梢岳斫鉃锳B工藝中的A段，即采用較短的水力停留時(shí)間和污泥齡快速捕捉進(jìn)水的碳。而B(niǎo)段則主要通過(guò)自養代謝的途徑來(lái)去除污水中剩余的營(yíng)養物質(zhì)。因此COD通過(guò)HRAS去除，在B段中通過(guò)AOB和厭氧氨氧化來(lái)強化脫氮效能并通過(guò)水力旋流器來(lái)截留和富集厭氧氨氧化顆粒。主流厭氧氨氧化的AB工藝在工程上獲得了成功運行。

3、結論

在現階段的發(fā)展過(guò)程中，我國厭氧氨氧化污水處理工藝與一些能熟練應用此方法的國家相比，還處于較落后的狀態(tài)。隨著(zhù)生態(tài)文明建設的推進(jìn)，碳達峰、碳中和已被納入我國生態(tài)文明建設整體布局中，傳統高能耗、高成本、低效率的污水處理技術(shù)已無(wú)法滿(mǎn)足社會(huì )的發(fā)展需求。對于新興的低能耗、低成本、高效率的厭氧氨氧化工藝的研究與應用受到廣泛關(guān)注。因此，在未來(lái)污水處理事業(yè)的發(fā)展中，相關(guān)技術(shù)人員一定要加強對厭氧氨氧化工藝的研究力度，不斷提高污水處理質(zhì)量，以促進(jìn)污水處理事業(yè)的穩定發(fā)展。（來(lái)源：蘇州高新區獅山橫塘街道建設管理服務(wù)所）