摘要:厭氧氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation,ANAMMOX)工藝因其高效低耗的優(yōu)勢(shì)，在廢水生物脫氮領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,。在過(guò)去的20年中,，許多基于ANAMMOX反應(yīng)的工藝得以不斷研究和應(yīng)用。綜述了各種形式的ANAMMOX工藝,，包括短程硝化-厭氧氨氧化,、全程自養(yǎng)脫氮、限氧自養(yǎng)硝化反硝化,、反硝化氨氧化,、好氧反氨化、同步短程硝化-厭氧氨氧化-反硝化耦合,、單級(jí)厭氧氨氧化短程硝化脫氮工藝,。對(duì)一體式和分體式工藝運(yùn)行條件進(jìn)行了比較，結(jié)合ANAMMOX工藝工程(主要包括移動(dòng)床生物膜,，顆粒污泥和序批式反應(yīng)器系統(tǒng))應(yīng)用現(xiàn)狀,，總結(jié)了工程化應(yīng)用過(guò)程中遇到的問(wèn)題及其解決對(duì)策，在此基礎(chǔ)上對(duì)今后的研究和應(yīng)用方向進(jìn)行了展望,。今后的研究重點(diǎn)應(yīng)集中于運(yùn)行條件的優(yōu)化和水質(zhì)障礙因子的解決,，尤其是工藝自動(dòng)化控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和特殊廢水對(duì)工藝性能影響的研究。

關(guān)鍵詞:厭氧氨氧化工藝,，廢水生物脫氮,，工程化應(yīng)用，運(yùn)行策略

厭氧氨氧化 (Anaerobic ammonium oxidation,，ANAMMOX) 工藝,，最初由荷蘭Delft工業(yè)大學(xué)于20 世紀(jì)末開(kāi)始研究，并于本世紀(jì)初成功開(kāi)發(fā)應(yīng)用的一種新型廢水生物脫氮工藝,。它以20 世紀(jì)90 年代發(fā)現(xiàn)的ANAMMOX 反應(yīng)(1) 為基礎(chǔ),，該反應(yīng)在厭氧條件下以氨為電子供體，亞硝酸鹽為電子受體反應(yīng)生成氮?dú)?，在理念和技術(shù)上大大突破了傳統(tǒng)的生物脫氮工藝,。ANAMMOX 工藝具有脫氮效率高、運(yùn)行費(fèi)用低,、占地空間小等優(yōu)點(diǎn),，在污水處理中發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｄ壳霸摴に囋谔幚硎姓勰嘁侯I(lǐng)域已日趨成熟,，位于荷蘭鹿特丹Dokhaven 污水廠的世界上首個(gè)生產(chǎn)性規(guī)模的ANAMMOX 裝置容積氮去除速率 (NRR) 更是高達(dá)9.5 kg N/(m3·d),。此外，ANAMMOX 工藝在發(fā)酵工業(yè)廢水,、垃圾滲濾液,、養(yǎng)殖廢水等高氨氮廢水處理領(lǐng)域的推廣也逐步開(kāi)展,，在世界各地的工程化應(yīng)用也呈星火燎原之勢(shì)。

本文介紹了不同形式的ANAMMOX 工藝,，通過(guò)比較其運(yùn)行條件,，并結(jié)合ANAMMOX 工藝工程應(yīng)用現(xiàn)狀，總結(jié)了該工藝工程化應(yīng)用面臨的問(wèn)題和解決對(duì)策,，在此基礎(chǔ)上對(duì)今后的研究和應(yīng)用方向進(jìn)行了展望,。

1 ANAMMOX 工藝及其衍生工藝

經(jīng) 過(guò)20多年的研究和發(fā)展， 基于ANAMMOX 反應(yīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)的較成熟的工藝有SHARON (Single reactor for high activity ammonia removal over nitrite)-ANAMMOX 工藝,、全程自養(yǎng)脫氮 (Completely autotrophic nitrogen removal over nitrite, CANON) 工藝,、限氧自養(yǎng)硝化反硝化 (Oxygen limited autotrophic nitrification and denitrification, OLAND) 工藝、反硝化氨氧化 (Denitrifying ammonium oxidation, DEAMOX) 工藝,、好氧反氨化(Aerobic deammonification, DEMON) 工藝,。近年來(lái)， 研究人員仍在不斷探索其他形式的ANAMMOX 衍生工藝,，譬如同步短程硝化,、厭氧氨氧化、反硝化耦合 (Simultaneous partial nitrification, ANAMMOX and denitrification,SNAD) 工藝,、單級(jí)厭氧氨氧化短程硝化脫氮(Single-stage nitrogen removal using ANAMMOX

and partial nitritation, SNAP) 工藝等 (表1),。

目前，存在兩種方法為ANAMMOX 提供電子受體亞硝酸鹽,，一種是在一個(gè)獨(dú)立的曝氣反應(yīng)器中產(chǎn)生而隨后進(jìn)入ANAMMOX 反應(yīng)器,，另一種是在一個(gè)無(wú)O2 或者微O2 的ANAMMOX反應(yīng)器中產(chǎn)生并立即參與ANAMMOX 反應(yīng)。據(jù)此,，可將ANAMMOX 工藝相應(yīng)分為分體式 (兩級(jí)系統(tǒng)) 和一體式 (單級(jí)系統(tǒng)) 兩種,，一體式包括CANON、OLAND,、DEAMOX,、DEMON、SNAP ,、SNAD 等工藝,，分體式主要是SHARON-ANAMMOX 工藝。一體式工藝的基建成本低,、結(jié)構(gòu)緊湊,、裝置運(yùn)行和控制簡(jiǎn)單,，并且其短程硝化產(chǎn)生的亞硝酸鹽立即參與ANAMMOX 反應(yīng),，能有效避免因亞硝酸鹽累積造成的抑制，另外單位體積脫氮速率高也是一體化工藝的優(yōu)勢(shì),。但是一體化工藝啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng),，反應(yīng)器內(nèi)微生物間的生態(tài)關(guān)系復(fù)雜,，經(jīng)受負(fù)荷沖擊時(shí)易失穩(wěn)，并引發(fā)連鎖反應(yīng),，導(dǎo)致“雪崩”效應(yīng),，系統(tǒng)受擾紊亂后恢復(fù)時(shí)間也長(zhǎng)。與一體式工藝相比,，分體式工藝中的兩反應(yīng)器可單獨(dú)進(jìn)行靈活和穩(wěn)定的調(diào)控,，系統(tǒng)受擾后恢復(fù)時(shí)間短，ANAMMOX 反應(yīng)器進(jìn)水具有相對(duì)穩(wěn)定的氨氮和亞硝氮比例,。其次由于短程硝化階段能削減某些毒物和有機(jī)物,，避免其直接進(jìn)入ANAMMOX 反應(yīng)器，所以更適合處理含毒物和有機(jī)物的廢水,。另外,，處理高負(fù)荷含氮廢水時(shí)，分體式工藝的高投資成本會(huì)通過(guò)較低的運(yùn)營(yíng)成本得以補(bǔ)償,。因此,，這兩種工藝各有利弊，實(shí)際應(yīng)用時(shí)需根據(jù)具體情況,，做到“因水制宜,，量水裁藝”。

2 ANAMMOX 工藝的應(yīng)用現(xiàn)狀

在過(guò)去的10年里,，ANAMMOX工程化應(yīng)用逐漸興起,，正如圖1所示，ANAMMOX工程化裝置和研究文獻(xiàn)呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì),。第一座工程化裝置的誕生與ANAMMOX 的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展有短暫的滯后,，由此可見(jiàn)中試和實(shí)驗(yàn)室研究對(duì)工程化應(yīng)用具有積極的推動(dòng)作用。預(yù)計(jì)到2014年末,，全球范圍內(nèi)的ANAMMOX 工程將會(huì)超過(guò)100 座,。表2 列舉了世界上一些具有代表性的ANAMMOX 工程及其主要運(yùn)行參數(shù)。其中大部分工程坐落于歐洲,，也正日益盛行于南美洲,。為了更好地控制短程硝化反應(yīng)，短程硝化-厭氧氨氧化 (Partial nitritation-ANAMMOX,PN-ANAMMOX) 裝置大多采用兩級(jí)系統(tǒng)或利用已有的短程硝化系統(tǒng) (如SHARON 反應(yīng)器),。但隨著工程化經(jīng)驗(yàn)越來(lái)越豐富,，重點(diǎn)開(kāi)始轉(zhuǎn)向單級(jí)系統(tǒng)。目前,，工程化的裝置主要包括移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器(Moving bed biofilm reactor,MBBR),、顆粒污泥反應(yīng)器和序批式反應(yīng)器(Sequencing batch reactor, SBR)，還有少數(shù)生物轉(zhuǎn)盤(pán) (Rotating biological contactors, RBC)和活性污泥系統(tǒng),。

圖1  ANAMMOX 工程化裝置 (2014 年的數(shù)據(jù)代表在建或者設(shè)計(jì)中的工程) 和涉及ANAMMOX 主題科研文獻(xiàn)的逐年發(fā)展 (Web of science,，于4/8/2014 訪問(wèn))

DEMON 是最為風(fēng)靡的SBR 系統(tǒng),，該工藝首先裝配在奧地利Strass，采用自主設(shè)計(jì)的基于pH 調(diào)控的進(jìn)水控制系統(tǒng),，用來(lái)處理污泥壓濾液,。利用水力旋流器可以分別調(diào)節(jié)適合氨氧化菌 (Ammonia-oxidizing bacteria, AOB) 和ANAMMOX菌 (Anaerobic ammonium oxidizing bacteria, AnAOB) 的泥齡 (Sludge retention time,SRT)，并且可從接種污泥中分離出生長(zhǎng)緩慢的AnAOB,。還能使小絮體中的亞硝酸氧化菌(Nitrite-oxidizing bacteria, NOB) 被洗出,，使大聚集體中的AnAOB 得以持留。另一種SBR 技術(shù)是由瑞士聯(lián)邦水生科學(xué)技術(shù)研究所開(kāi)發(fā)的基于氨控制的PN-ANAMMOX 工藝,。該工藝最早裝配在瑞士Zürich[4,51],，在每個(gè)運(yùn)行周期的開(kāi)始階段或者曝氣階段進(jìn)水，進(jìn)水流量受氨傳感器調(diào)控,，因此SBR 運(yùn)行周期長(zhǎng)度不固定,。氨信號(hào)也可由電導(dǎo)率信號(hào)替代，通過(guò)控制曝氣量確保短程硝化和ANAMMOX同步進(jìn)行,，一般溶解氧(Dissolved oxygen, DO) 濃度控制在0.1 mg/L 以下,，通常情況下建議采用連續(xù)曝氣，啟動(dòng)階段或者污泥活性較低時(shí)采用間歇曝氣,。此外,，一些PN-ANAMMOX 設(shè)施采用其他調(diào)控策略，差異主要在于進(jìn)水模式 (間歇或連續(xù)),、污泥存在形式 (懸浮或附著生長(zhǎng)),、曝氣控制方式。比如德國(guó)Ingolstadt 污水廠的SBR 采用間歇進(jìn)水 (6 h 周期內(nèi)進(jìn)水4 次) 和間歇曝氣 (6 min 曝氣/9 min停止),。但在德國(guó)Gütersloh 污水廠的SBR 周期為24 h,，白天連續(xù)進(jìn)水，進(jìn)水量取決于污泥壓濾液的產(chǎn)生量,。當(dāng)氨濃度達(dá)到上限時(shí)啟動(dòng)曝氣,，當(dāng)pH 或者氨濃度跌至下限時(shí)停止曝氣，DO 濃度控制在0.5 mg/L 以下,。

一體式顆粒污泥反應(yīng)器也應(yīng)用于工業(yè)廢水的自養(yǎng)脫氮工程,。目前在我國(guó)建造了數(shù)座實(shí)際工程，主要在發(fā)酵行業(yè) (包括釀酒,、味精,、酵母廢水) ，其中通遼梅花味精廢水Ⅰ期工程ANAMMOX 反應(yīng)器容積高達(dá)6600 m3,，是迄今世界上規(guī)模最大的ANAMMOX工程,。

傳統(tǒng)的生物膜技術(shù)也成功用于PN-ANAMMOX工藝。RBC是最早發(fā)現(xiàn)存有ANAMMOX反應(yīng)的反應(yīng)器之一，隨后被Ghent大學(xué)成功應(yīng)用于OLAND工藝中,。RBC的運(yùn)營(yíng)成本低，但工藝缺乏靈活性,。目前,，荷蘭Sneek市有兩座采用OLAND工藝處理厭氧消化廁所水的RBC 裝置，一座容積0.5 m3的裝置服務(wù)于64人口當(dāng)量,，另一座容積6m3服務(wù)于464人口當(dāng)量,。通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速(1?4 r/min)來(lái)實(shí)現(xiàn)工藝控制，確保DO 濃度處于目標(biāo)值(0.60?0.65 mg/L),。荷蘭Hulst市也有利用RBC處理化肥生產(chǎn)廢水的工程,，通過(guò)在線監(jiān)測(cè)氨來(lái)調(diào)控進(jìn)水，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速控制DO濃度,。預(yù)計(jì)到2015年該工程的氮負(fù)荷可達(dá)150kgN/d,。

2001 年在德國(guó)Hattingen 污水廠建造了一座生物膜PN-ANAMMOX 工程，用于處理污泥壓濾液,。該工程DeAmmon 工藝中MBBR 系統(tǒng)的40%?50%由填料填充,，并設(shè)有曝氣裝置和攪拌器。2007 年第二座采用DeAmmon 工藝的MBBR裝置在瑞典Himmerfj?rden 污水廠開(kāi)始建造 ,。生物膜的理念還被應(yīng)用在位于瑞典Malm? 的ANITAMoxTM 工藝設(shè)計(jì)中,，該裝置不僅用于處理污泥壓濾液，還可為其他裝置培養(yǎng)種子載體,。在此基礎(chǔ)上采用復(fù)合固定膜活性污泥裝置還可將性能提高3?4倍,。

該復(fù)合裝置持留的懸浮污泥具有90%的AOB，其負(fù)荷比單一的生物膜系統(tǒng)高,。在PN-ANAMMOX 工藝中也有懸浮污泥理念的應(yīng)用,。荷蘭Colsen 的新活性污泥 (New activated sludge，NAS) 系統(tǒng)即采用懸浮污泥法,，包括好氧,、厭氧、攪拌室,，依賴(lài)于PN-ANAMMOX 和硝化反硝化耦合作用來(lái)處理食品加工廢水,。通過(guò)控制DO 和SRT 實(shí)現(xiàn)工藝調(diào)控。德國(guó)TERRANA 系統(tǒng)與復(fù)合固定膜活性污泥法原理相似,，起初在SBR 和分體式活性污泥工藝中都添加膨潤(rùn)土載體,，用于AnAOB 附著和改善沉降性能，并且膨潤(rùn)土還可為緩沖能力較弱的廢水補(bǔ)充堿度,。

3 工程化應(yīng)用過(guò)程中的障礙及對(duì)策

3.1 過(guò)程擾動(dòng)

目前,，大約有100 座運(yùn)行或在建和規(guī)劃中的ANAMMOX 工程，其中PN-ANAMMOX 是一種較為成熟的工藝。但是復(fù)雜的微生物群落和短程硝化仍然不是始終處于受控狀態(tài),。文獻(xiàn)中很少有報(bào)道工程化設(shè)施運(yùn)行過(guò)程中的問(wèn)題,、原因和對(duì)策。其中只有少數(shù)污水廠因?yàn)橛布?wèn)題 (鼓風(fēng)機(jī),、混合設(shè)備,、泵) 影響到工藝運(yùn)行性能。眾所周知,，DO 濃度是最常用的控制參數(shù),，DO 傳感器故障會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，太高的曝氣強(qiáng)度如果沒(méi)有得到及時(shí)控制,，將會(huì)導(dǎo)致硝酸鹽

積累,。因此，監(jiān)測(cè)氣量而不是DO 濃度可能更可靠,，尤其是當(dāng)DO 濃度較低時(shí),。

溫度變化對(duì)工藝性能的影響比較小，只有當(dāng)短時(shí)間內(nèi)高溫波動(dòng) (如一周內(nèi)升高8 ℃) 時(shí)會(huì)顯著影響性能,。一些污水廠存在pH 波動(dòng)或沖擊現(xiàn)象,，這會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響。太高的pH(>8.0) 會(huì)導(dǎo)致AnAOB 活性降低導(dǎo)致亞硝酸鹽積累,，太低的pH (<6.8)>

對(duì)PN-ANAMMOX 工藝性能影響較大的是進(jìn)水總懸浮固體 (Total suspended solids, TSS)濃度,，絕大多數(shù)污水廠都發(fā)生過(guò)由于進(jìn)水TSS濃度太高或者波動(dòng)帶來(lái)的性能下降。DEMON 工藝SBR 系統(tǒng)經(jīng)歷較高的進(jìn)水TSS 負(fù)荷會(huì)出現(xiàn)硝酸鹽積累,，需要額外排泥,，進(jìn)而降低了反應(yīng)器中的菌體濃度。進(jìn)水TSS 所含的抑制物 (例如硫化物) 還會(huì)帶來(lái)抑制影響,?？梢圆扇〉膶?duì)策包括增加排泥量或者只是等其恢復(fù)。抑制影響會(huì)持續(xù)一段時(shí)間,，但是實(shí)際工程中確定真正的抑

制物比較困難,。

3.2 氮素積累

在PN-ANAMMOX 工藝中，為了確保高性能和高處理量,，應(yīng)該避免氨氮,、亞硝氮和硝氮的積累。尤其需控制氨 (或游離氨) 和亞硝酸鹽濃度,，避免基質(zhì)抑制,。在pH>7.6，溫度>35 ℃的條件下,，只有在氨濃度達(dá)到200 mg/L 以上(導(dǎo)致游離氨抑制) 時(shí),，氨抑制才會(huì)發(fā)生，避免氨抑制的對(duì)策主要有增加曝氣、減小進(jìn)水流量或者減少排泥量等,。目前,，氨的長(zhǎng)期負(fù)面影響在工程中還未見(jiàn)報(bào)道。相對(duì)而言,，亞硝酸鹽和硝酸鹽積累通常更為重要,。亞硝酸鹽積累通常是因?yàn)锳NAMMOX 菌群紊亂或者短程硝化產(chǎn)能過(guò)剩。尤其在啟動(dòng)階段,，亞硝酸鹽更應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)控，這是因?yàn)锳OB 生長(zhǎng)比AnAOB 快,，會(huì)引起亞硝酸鹽濃度升高,。AOB 受到抑制后，反應(yīng)器中DO 濃度上升隨后導(dǎo)致AnAOB 受擾,，也會(huì)導(dǎo)致亞硝酸鹽濃度升高,。可采取的對(duì)策包括停止曝氣和降低負(fù)荷 (通過(guò)減小進(jìn)水流量) 等,。在一定情況下,，反應(yīng)器停止 (僅維持必要的混合)一段時(shí)間去除亞硝酸鹽也是有必要的?？刂苝H和亞硝酸鹽濃度可以有效控制游離亞硝酸抑制,。就抑制而言，硝酸鹽積累本身的影響并不很大,，但是硝酸鹽濃度的升高意味著不同微生物生理群功能失衡并且NOB 大量積累,。NOB和硝酸鹽積累的主要原因是供氧過(guò)量，但檢測(cè)出的DO 濃度未必會(huì)增加,。對(duì)于硝酸鹽積累可以采取的對(duì)策包括減少空氣流量,、降低DO 設(shè)定點(diǎn)、降低鼓風(fēng)機(jī)開(kāi)機(jī)頻率或者減少運(yùn)行時(shí)間(增加缺氧階段),、間歇曝氣 (改變開(kāi)/關(guān)時(shí)間)等,。在SBR 系統(tǒng)中，除去絮狀污泥或者縮短沉淀時(shí)間也是主要的控制策略,。

3.3 運(yùn)行問(wèn)題

除了機(jī)械故障和氮素積累,，還有可能遇到發(fā)泡、結(jié)垢和固體持留,、沉淀和分離等難題,。這些因素對(duì)于反應(yīng)器性能影響不大，添加消泡劑和灑水能有效處置泡沫,。雖然沒(méi)有報(bào)道指出管道,、泵、曝氣裝置結(jié)垢會(huì)直接影響性能，但持續(xù)沉積會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的運(yùn)行問(wèn)題,，傳感器壽命也會(huì)受到影響,。特別是處理某些含高氨氮和磷酸鹽的廢水 (污泥消化液) 時(shí)需要定期清潔。另外,，這對(duì)于生物膜系統(tǒng)和依賴(lài)密度分離的系統(tǒng)而言,，生物膜或顆粒表面結(jié)垢可能會(huì)產(chǎn)生不利影響。

更為重要的是污泥持留,、沉淀和固體分離等問(wèn)題,。正如上文所述，進(jìn)水固體含量長(zhǎng)期較高會(huì)引起運(yùn)行問(wèn)題,。太多惰性固體積累會(huì)降低活性,。尤其是調(diào)節(jié)池中的沉降性能不佳所導(dǎo)致的主反應(yīng)器中TSS 沖擊會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的性能擾動(dòng)。同樣,，沉降性能差的SBR 中會(huì)有菌體流失,。可采取的對(duì)策包括增加沉淀時(shí)間或添加絮凝劑,。但相反的問(wèn)題也會(huì)出現(xiàn),，混合不足引起的污泥絮體或聚集體過(guò)大會(huì)導(dǎo)致污泥上浮，最終影響排泥,。

3.4 溫室氣體排放

目前能源和成本效益以及可持續(xù)發(fā)展逐漸演變?yōu)槲鬯幚硇袠I(yè)的標(biāo)桿,。減少污水廠溫室氣體的排放是可持續(xù)發(fā)展的重要部分，也是目前ANAMMOX 工程化應(yīng)用中的一個(gè)實(shí)際問(wèn)題,。而氧化亞氮 (N2O) 作為反硝化的中間產(chǎn)物也是一定條件下AOB 的副產(chǎn)物,，是一種重要的溫室氣體，其溫室效應(yīng)比CO2 強(qiáng)300 倍以上,。關(guān)于N2O 從單級(jí)系統(tǒng)和兩級(jí)系統(tǒng)中的排放均有報(bào)道,，奧地利Strass 污水廠的DEMON 工藝N2O的排放量為氮負(fù)荷的1.3%，在間歇曝氣和連續(xù)曝氣期間N2O 的排放量分別為氮負(fù)荷的0.6%和0.4% ,。而在荷蘭鹿特丹Dokhaven Sluisjesdijk 污水處理廠的SHARON-ANAMMOX 工藝,，SHARON 反應(yīng)器N2O 的排放量是氮負(fù)荷的1.7%，ANAMMOX反應(yīng)器N2O 的排放量是氮負(fù)荷的0.6%,。NAS工藝N2O 的排放量則高達(dá)氮負(fù)荷的6.6%,。但是在AnAOB 的代謝中，N2O 既不是中間產(chǎn)物,，也不是副產(chǎn)物,。N2O 的排放是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題，可能涉及硝化,、反硝化和化學(xué)反應(yīng),，是由眾多因素共同作用的結(jié)果,。而且在實(shí)際工程中，N2O 的排放具有高度動(dòng)態(tài)性,，準(zhǔn)確的量化只能通過(guò)高頻隨機(jī)取樣或者連續(xù)在線監(jiān)測(cè),。

4 總結(jié)與展望

本文總結(jié)了ANAMMOX 工程要點(diǎn)，雖然所報(bào)道的工程的技術(shù)指標(biāo)一般都能滿足設(shè)計(jì)要求,，但作為一類(lèi)發(fā)展不久的新型生物脫氮技術(shù),，ANAMMOX 技術(shù)的工程化還遠(yuǎn)未成熟。而且工業(yè)廢水和生活污水的成分往往非常復(fù)雜,，這給ANAMMOX 工程化推廣和穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)巨大挑戰(zhàn),。盡管在生產(chǎn)實(shí)踐中還殘留一些問(wèn)題沒(méi)有解決，但這些是各種生物廢水處理技術(shù)的共同瓶頸,。在接下來(lái)的1?2 年內(nèi),，全球范圍內(nèi)的工程化裝置將會(huì)超過(guò)100 座，這展示了ANAMMOX 工藝無(wú)與倫比的適用性,。其在節(jié)能方面展現(xiàn)的潛力必將帶來(lái)巨大回報(bào),。因此今后的研究重點(diǎn)應(yīng)集中于運(yùn)行條件的優(yōu)化和水質(zhì)障

礙因子的解決,，尤其是工藝自動(dòng)化控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和特殊廢水對(duì)工藝性能影響的研究,。

1) 由于基建和運(yùn)營(yíng)成本低，一體化系統(tǒng)無(wú)疑是今后ANAMMOX 工程化應(yīng)用的新寵,。該系統(tǒng)不僅能有效避免因亞硝酸氮累積造成的抑制作用,，還可防止NOB 產(chǎn)生硝酸鹽，這是因?yàn)镹OB 對(duì)O2 的親和力比AOB 低,，對(duì)亞硝酸鹽的親和力又比AnAOB 低?，F(xiàn)有研究稱(chēng)，在處理高濃度含氨廢水時(shí),，可以通過(guò)增加游離氨(Free ammonia, FA) 來(lái)抑制亞硝酸氧化,，提升總氮去除效率，但FA 對(duì)NOB 的抑制效果仍存疑,，建議不要僅僅依賴(lài)FA 來(lái)抑制亞硝酸氧化,。因此在今后的研究中，一體化系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)和操作條件優(yōu)化將成為重點(diǎn),。另外,，如何有效控制N2O 的排放將是一體化系統(tǒng)必須邁過(guò)的一道坎。

2) 需要探明ANAMMOX 工程對(duì)廢水水質(zhì)的適用性,，并提出應(yīng)對(duì)之策,。某些廢水成分對(duì)反應(yīng)器性能的實(shí)際影響還鮮為人知，諸如廁所水,、垃圾滲濾液,、制藥,、養(yǎng)殖、焦化,、制革,、食品加工等行業(yè)廢水通常含有一定濃度的抗生素、重金屬,、無(wú)機(jī)鹽,、硫化物和酚類(lèi)等有毒物質(zhì)，很大程度上會(huì)影響AnAOB 的活性,，最終可能會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行失穩(wěn),。筆者課題組在ANAMMOX 抑制方面做了大量研究，包括土霉素,、銅 (Ⅱ),、鹽度、硫化物,、苯酚對(duì)ANAMMOX工藝的抑制作用,。研究發(fā)現(xiàn)，由于工作條件,、實(shí)驗(yàn)方法,、污泥的物化特性和所涉及的微生物種群不同，抑制作用差異也很大,，有的放

矢地緩解和調(diào)控措施也有待開(kāi)發(fā),。因?yàn)锳nAOB對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境的要求較為嚴(yán)格， 要想實(shí)現(xiàn)ANAMMOX 工藝更廣的工程化應(yīng)用,，仍需進(jìn)行大量關(guān)于AnAOB 快速富集培養(yǎng)與抑制作用的研究,。此外，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的缺乏也需引起重視,。

3) 常溫或低溫ANAMMOX 工藝和將該工藝應(yīng)用于生活污水直接脫氮是重要的發(fā)展方向,。此前，大部分文獻(xiàn)報(bào)道的自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)運(yùn)行溫度都在25 ℃以上,，進(jìn)水氨氮濃度高于100 mg/L,。近來(lái)，低溫ANAMMOX 工藝的研究已經(jīng)取得了突破性的進(jìn)展,。實(shí)驗(yàn)室規(guī)模25 ℃下正常運(yùn)行的一體式反應(yīng)器可以迅速 (10 d)適應(yīng)低溫并在12 ℃下穩(wěn)定運(yùn)行,，300 d 內(nèi)無(wú)亞硝酸鹽累積，氨氮去除率達(dá)90%以上,。筆者課題組的研究表明,，實(shí)驗(yàn)室規(guī)模35 ℃下運(yùn)行的ANAMMOX 反應(yīng)器，可通過(guò)逐步降溫馴化,、菌種流加或添加低溫保護(hù)劑 (甜菜堿) 等方法使得反應(yīng)器在9.1 ℃時(shí)的NRR 高達(dá)6.61 kg N/(m3·d) ,。ANAMMOX工藝不僅可以應(yīng)用到高濃度氨氮廢水,，也有望應(yīng)用于低氨氮的城市生活污水的處理，有望使污水處理廠達(dá)到能量平衡,。中試 (4 m3,，(19±1) ℃) 研究也已取得階段性的成功，但是實(shí)際工程中如何提高低溫下的菌體活性,，實(shí)現(xiàn)低基質(zhì)濃度下的菌體擴(kuò)增,，高流速下的菌體持留等問(wèn)題仍是有待突破的瓶頸。

內(nèi)容來(lái)源于《生物工程學(xué)報(bào)》雜志,。