厌氧氨氧化污水处理工艺及其实际应用研究进展

时间：2024-05-20

冯雷

（山东中科恒源环境工程有限公司,山东淄博 255000）

0 引言

除COD外，水质控制的另一个重要指标是氮含量。在工业社会发展的前提下，水体富营养化问题日益严重。因此，目前水处理技术的研究重点是氮污染的控制与控制。传统的污水处理一般是硝化反硝化反硝化过程，需要额外的碳源和碱，不仅运行费用较高，而且还可能造成二次污染，影响脱氮处理效果。随着科学技术的不断进步，人们逐渐开始关注新的生物脱氮技术，该项技术由于其具有独特的高效率、低消耗特点，厌氧氨氧化技术应运而生，并逐渐发展和应用。

1 厌氧氨氧化反应机理

据相关学者调查研究表明，厌氧氨氧化技术主要是指在厌氧环境下，将亚硝酸氮（NO2-N）作为电子受体，将氨氮（NH4+N）作为电子供体，然后在将HCO3-和CO2作为碳源，利用厌氧氨氧化菌将氨氮氧化成氮气（N2）的一个过程。在此过程中，势必会生成一定量的羟氨（NH2OH）和联氨（N2H4），所以还应该对该过程进行不断地提升和完善，具体的反应公式如下：

根据以上的反应方程公式，我们可以得出厌氧氨氧化技术的原理:在厌氧氨氧化反应中会消耗一定量的HCO3-和CO2，而没有增加额外的碳源，这样不仅能有效地实现节约成本，而且还可以有效防止反应中产生的两种污染；反应过程产生几乎没有N2O，可以有效地避免传统的温室气体排放造成的脱氮；生产碱的反应过程为零，无需添加中和试剂，更环保。此外，该技术还具有泥生产少、节省耗氧量等优点，具有可持续开发利用的意义。

2 厌氧氨氧化污水处理工艺

2.1 亚硝化厌氧氨氧化工艺

厌氧氨氧化是污水处理中最常用的氧氨氧化工艺之一。在废水处理过程中，主要分为两个阶段，两个阶段分别在不同的容器中进行。第一个是硝化阶段，将对氨氮转化为亚硝酸盐氨污水50%，厌氧氨氧化二阶段，对污水中残余元素氨和氮元素厌氧氨氧化反应的亚硝酸盐氮转化为生产，从而达到去除氨氮的目的。亚硝化-厌氧氨氧化工艺具有四大优势，首先是通过硝化和厌氧氨氧化过程中会产生亚硝氨，这种物质是一种碱性物质，与厌氧水产生一定的碳酸氢盐，从而实现酸碱中和，它可以帮助实现水的酸碱平衡，然后硝化厌氧氨氧化废水处理，由于在不同的容器中的反应过程，和在不同环境下的反应容器，功能菌提供了自身成长更合适的环境，这是水可以减少物质对厌氧氨氧化菌的抑制作用。另一种是利用污水处理硝化厌氧氨氧化工艺，虽然属于一种组合工艺，但运行过程非常简单，需要更广泛的ph值，最后，在污水处理中通过硝化厌氧氨氧化工艺降低了这些温室气体排放的N2O和NO，由于这些优势的存在，亚硝化厌氧氨氧化工艺已成为废水处理中不可缺少的技术。

2.2 全自氧脱氨工艺

全自氧氨法的英文CANON的简称，在使用氧氨氮对废水处理的全过程当中，主要是通过溶解氧的控制实现硝化和厌氧氨氧化，而且在污水处理过程中，自养菌可以把水中的氨元素和氮元素都分别转化成氮气。在污水处理过程中，由于整个过程都是在微氧环境下进行的，通过亚硝化细菌的化学反应产生的硝酸盐氮、亚硝酸盐氮和氨氮的剩余厌氧氧化反应生成氮，在整个反应过程中，由于亚硝酸盐氧化菌和厌氧氨氧化菌属于自养菌的范畴，没有必要在全自养脱氮废水处理过程中继续添加外源有机物，只是需要全程都在无机自养环境中。但由于整个自氧氨工艺在污水处理中，更容易受到硝酸盐细菌的干扰，因此污水处理必须充分的自氧氨工艺操作条件得到严格控制，从而达到氧和亚硝酸盐的平衡。

3 厌氧氨氧化污水处理的应用

随着相关科学研究者对厌氧氨氧化技术的不断深入研究，目前已经成功地实现了多种实际废水处理中的应用，如生活污水、焦化废水、市政污泥液、厕所水、垃圾渗滤液以及味精废水的有效处理，逐步处理领域推广使用其他废水。但目前，对于一些制药、水产养殖等高氨工业领域，厌氧氨氧化技术在废水处理中的应用还比较少，这也是今后努力的方向。下面选取几种典型的厌氧氨氧化废水处理实际应用效果，供参考。

3.1 污泥液废水处理

在利用厌氧氨对污泥也废水进行处理的过程中，最为典型的主要包括了污泥压滤液和污泥消化液，通常情况下温度应该控制在30到37摄氏度，而酸碱值应该控制7.0到8.5之间，因为只有在此PH值和温度条件下才最有利于厌氧氧化菌的生长。一些国外研究学者对该项处理技术进行了长时间的反复研究，在2002年的时候终于形成了世界上的亚硝化-厌氧氨氧化组合反应器，并进一步将该反应器应用到了Dokhaven污水处理厂当中。从此以后，欧洲各个国家对利用厌氧氨氧化技术对污泥也废水的处理展开了大量的研究和试验，由于该项技术具有水温高、水量小且低碳氮和高氨氮等各项特征，其实这也是厌氧氨氧化技术利用的最初处理对象。所以，世界上大多数厌氧氨氧化工程都是由污泥液处理而成，有着相当成熟的经验。但由于技术条件的限制，厌氧氨氧化过程中硫化物的影响及减少排放的措施在今后的研究和实际开发中还需要解决一些技术问题。

3.2 垃圾渗滤液处理

垃圾渗滤液的特点是氨含量高、有机物浓度高、水质变化、易含有重金属等有毒物质，是一种复杂的污水成分。氨氮浓度一般2000mg/L，与垃圾收集时间的增加会越来越高。对一些学者对垃圾填埋场渗滤液进行了研究，发现了厌氧氨浸渗不足的现象，这使得厌氧氨氧化技术在处理中成为可能。从垃圾填埋场渗滤液的研究由厌氧氨氧化技术在治疗角度，大多采用短程硝化-厌氧氨氧化过程中，一些新的技术已被尝试过，但因为它含有大量的有毒物质，很容易使厌氧氨氧化活性的抑制作用。对于有效稳定的运行性能，还需要有效调节和抑制微生物菌群中的渗滤液等，还需要研究和优化相关技术。

3.3 城市生活污水处理

随着我国社会经济的快速发展和城市化进程的不断加快，城市工业污水和生活污水的产生也越来越多，想要对这些污水进行有效的处理，更好地实现城市的可持续发展，就必须选用一种处理效果非常好的污水处理技术，并将处理后的水进行再次回收利用，这一问题已经成为我国目前一个迫切需要解决的问题。由于城市污水当中含有大量的磷酸盐、有机碳以及氨氮等各种物质，而这样的水环境刚好是脱氮微生物生长繁殖的最佳环境，所以在对污水的处理过程中应该充分利用其进行污水的有效净化和回收利用，从而实现污水厂能源的自给。但是子啊具体使用的时候，如果水温过低，特别是在冬季环境下，利用该项技术对污水进行处理就存在一定的困难。虽然国外这方面的研究学者Lotti等多位专家对这一问题有了很大的突破，还对中试（4m3，19℃±1℃）的阶段性的相关研究也取得了很大的进展，实现污水处理厂的能源自给是存在一定的希望，但是在实际应用的时候，可以会受到各种外界因素的影响，比如如何实现全体扩增或者是在温度比较低的环境下怎样才能有效提升菌群的活性等等一系列问题都是在未来研究路上需要解决的问题，只有很好地解决了这些问题才能有效实现对城市污水的有效处理和循环利用。

3.4 畜禽养殖污水处理

该污水具有成分复杂、COD浓度高、水质波动大以及有机氮含量高等多种特点。采用传统的脱氮技术处理畜禽废水，不仅能耗高，而且需要添加碳源，脱氮效果不理想。现代厌氧氨氧化工艺具有传统工艺的优点，有望成为处理此类废水的替代技术。目前，在对畜禽饲养过程中所产生的废水利用厌氧技术进行处理的事后，在操作上仍存在问题，需要进一步优化工艺，找出消除厌氧氨氧化菌的生长障碍的对策，以便在畜禽废水处理领域发挥其最佳效率。