焦点提醒：彭永臻课题组 |支流城市污水部门厌氧氨氧化手艺的研究与项目化利用 （1）污水短程硝化/厌氧氨氧化自养脱氮工艺的可行性在尝试室得以验证，现阶段国表里已推动中试手艺验证，强化城市污水自养脱氮值得存眷。
彭永臻课题组 |支流城市污水部门厌氧氨氧化手艺的研究与项目化利用
导读厌氧氨氧化（Anammox）手艺在低氨氮浓度城市污水处置中的利用是当今污水生物处置范畴研究和项目前沿。城市污水短程硝化/厌氧氨氧化（Partial Nitrification/Anammox, PN/A）工艺的可行性在尝试室得以验证，但持久不变保持依然缺少有用策略，实现较为抱负的支流厌氧氨氧化（Mainstream Anammox）面对诸多挑战。最近几年，短程反硝化耦合厌氧氨氧化（Partial Denitrification/Anammox, PD/A）作为新型污水处置手艺逐步遭到存眷。短程反硝化驱动的部门厌氧氨氧化机理在中国西北某城市污水处置厂支流区得以证实。强化城市污水处置厂厌氧氨氧化菌原位富集，可有用提高脱氮结果并下降处置本钱。基在支流城市污水部门厌氧氨氧化（Partial Anammox）的思绪，为污水提质增效供给了新的手艺线路，具有主要研究价值与项目利用意义。 0 引言保守的污水生物处置工艺的改进或进级手艺中，厌氧氨氧化（Anammox）脱氮手艺是最具前景的成长标的目的之一。厌氧氨氧化的发觉打破了保守异养反硝化脱氮的认知，该手艺在城市污水处置中的利用入选2019年《研究前沿》与《全球项目前沿》。当前，厌氧氨氧化脱氮手艺在高氨氮废水处置范畴已成功实现必然水平财产化，若将其推行利用至氮污染排放体量更年夜的城市污水，对水处置行业全体节能降耗和城市水情况的改良均具有主要意义。支流厌氧氨氧化主导的城市污水脱氮工艺一般需要碳氮分手处置。城市污水起首进入预处置工艺去除无机物，经除碳、除磷后的污水全数进入脱氮工艺。脱氮工艺以短程硝化-厌氧氨氧化为首要情势，无需无机物介入便可实现高效脱氮（见图1）。 
图1 基在碳氮分手的城市污水支流厌氧氨氧化工艺 01 城市污水短程硝化/厌氧氨氧化手艺的 成长和利用瓶颈短程硝化/厌氧氨氧化（PN/A）脱氮工艺较之保守硝化-反硝化工艺具有节流曝气能耗、不依靠无机碳源、温室气体产量少等长处。今朝两段式与一体化城市污水短程硝化/厌氧氨氧化自养脱氮工艺的可行性在分歧尝试室得以证实，国际一些出名水务团体接踵成立了中试基地进行手艺验证摸索。我国也较早地建立了一体化和两段式城市污水厌氧氨氧化中试，不管是序批式仍是推流式工艺的早期脱氮结果均表示杰出，但持久运转进程中经常呈现缘由不明的脱氮结果恶化乃至完全解体的现象，特别凸显在推流式活性污泥法工艺进程，其不变性尚需进一步确认。整体来说，城市污水短程硝化/厌氧氨氧化手艺利用具有的瓶颈问题有待冲破。（1）瓶颈1，合作性微生物定向节制。以短程硝化为根本的支流厌氧氨氧化手艺的要害之一在在节制合作性微生物亚硝酸盐氧化菌NOB的发展和活性。当亚硝酸盐氧化菌与厌氧氨氧化菌合作，厌氧氨氧化菌难以获得基质而逐步衰减，短时间可激发系统出水总氮延续增高，持久可导致系统脱氮机能降落乃至解体。（2）瓶颈2，厌氧氨氧化菌年夜范围持留或富集。厌氧氨氧化的污泥逗留时候约为2周平均高在保守活性污泥法的污泥龄8~14 d，而且城市污水处置厂多采取推流式持续流工艺，絮体污泥会随残剩排泥和年夜量出水延续流掉。城市污水氨氮浓度低、水量年夜、水质波动强等特点使得厌氧氨氧化工艺在处置城市污水的节制前提和运转体例比处置高氨氮废水(游离氨、高温、水质不变)难度陡增。（3）瓶颈3，出水水质一步不变达标。厌氧氨氧化脱氮工艺理论总氮去除率偏低（出水硝酸盐氮约占总氮丧失的11%），且需要严酷节制进水水质前提并实行复杂的及时节制策略，出水不变到达排放尺度较为坚苦，与保守活性污泥法的不变脱氮负荷难以构成显著的合作劣势。今朝城市污水除碳-PN/A手艺线路活着界规模内还没有有靠得住的项目运转案例。已报导的城市污水厌氧氨氧化处置系统的出水水质和去除负荷与保守活性污泥法工艺尚不具有显著的合作力，并且复杂的工艺流程和运转节制策略提高了该手艺的利用门坎。可是基在短程硝化/厌氧氨氧化手艺强化城市污水脱氮的理论利用价值较着，将来值得存眷和推动。针对城市污水厌氧氨氧化的手艺瓶颈问题，宜进一步开辟分歧工艺和进程节制策略以强化系统运转的不变性。02 城市污水厌氧氨氧化利用的新路子—— 短程反硝化耦合厌氧氨氧化短程反硝化（Partial Denitrification）是指将NO-3-N还原为NO-2-N而不是间接还原为N2的进程（见图2），是一种发生NO-2-N供给厌氧氨氧化反映的新工艺路子。 
图2 厌氧氨氧化工艺相干的氮素转化路子短程反硝化/厌氧氨氧化（PD/A）手艺的研究最近几年来不竭获得新的主要进展。研究注解在无机碳源具有的反硝化进程中，硝酸盐转化为亚硝酸盐的堆集效力能够达70%以上，而且亚硝酸盐堆集的特征在反映器中可以或许持久不变保持。在此根本上，短程反硝化与厌氧氨氧化耦合脱氮可在统一系统中实现，同步高效去除污水中的氨氮与硝酸盐氮，工艺获得不变的脱氮结果。针对短程反硝化特征的功能菌群和代谢特征阐发，发觉劣势菌属Thauera可能对高亚硝堆集特征的不变保持具相关键感化。实验证实不管短程反硝化/厌氧氨氧化一体化工艺仍是两段式工艺都可实现不变脱氮。从高氨氮废水、含硝酸盐废水到市政污水和二级出水，短程反硝化耦合厌氧氨氧化强化脱氮的手艺可行性在尝试室不竭得以证实。综上，短程反硝化耦合厌氧氨氧化是一项具有较强可行性的新型污水处置工艺手艺，有需要推动强化支流城市污水自养脱氮的中实验证，为将来城市污水处置厂提质增效切实供给支持。03 城市污水厌氧氨氧化利用的新思绪—— 支流部门厌氧氨氧化就今朝的手艺成长来看，支流厌氧氨氧化仍具有合作性微生物定向节制难、厌氧氨氧化菌年夜范围持留富集难、出水水质一步不变达标难等挑战，在现实项目中利用的机会尚不成熟。可是经由过程强化城市污水处置厂厌氧氨氧化菌的富集，提高系统自养脱氮路子在氮去除路子中的比重，依然能够有用下降脱氮进程对进水碳氮比的依靠水平，从而实现低碳氮比城市污水经济高效的脱氮。这类经由过程强化现有城市污水处置系统中厌氧氨氧化菌比例，使其对系统总氮去除发生显著效应的手艺线路，为支流部门厌氧氨氧化（Partial Anammox）的焦点方针。相对支流厌氧氨氧化手艺实现城市污水完全的自养脱氮，支流部门厌氧氨氧化去除总氮的比例相对较低，可是更具项目利用的可行性。耦合异养与自养脱氮进程，不但有可能实现污水生物脱氮系统的高效处置和出水达标，同时还可能显著下降项目扶植的造价、处置能耗和运转保护费用等。是以，支流城市污水部门厌氧氨氧化具有严重的研究价值与项目意义。针对城市污水研发支流部门厌氧氨氧化高效低耗的生物脱氮新工艺和进程节制，可经由过程手艺手段优化要害功能微生物的系统不变性，强化厌氧氨氧化菌在支流城市污水系统中的品貌和脱氮进献。支流污水中短程反硝化推动的部门厌氧氨氧化机理在中国西北某城市污水处置厂厌/缺氧区得以证实。经由过程15N不变性同位素示踪测试与异位活性检测成果注解基在缺氧生物膜的短程反硝化耦合部门厌氧氨氧化是该污水处置厂自养脱氮的首要进献路子。物料守恒计较注解，厌氧氨氧化进程对总氮去除的进献约占15.9%摆布。宏基因组测序和qPCR检测均证实厌氧氨氧化菌在缺氧生物膜中的富集，在种程度共有7种厌氧氨氧化菌，其品貌约占全菌的0.11%（见图3）。陪伴该厂进水水质、季候性温度转变、运转时候的增添等，厌氧氨氧化菌在生物膜和絮体污泥中的品貌呈现延续增添的趋向。除具有厌氧氨氧化菌富集的需要底物前提外，厌/缺氧生物膜本身的主要感化不容轻忽，其作为主要的载体可以或许有用地持留厌氧氨氧化菌。是以，缺氧区的微不雅情况和生物膜感化值得进一步延续深切研究。 图3 中国西北某城市污水处置厂支流污水短程反硝化耦合部门厌氧氨氧化脱氮新近研究注解人工情况中营建前提强化厌氧氨氧化范围化产生兼具研究科学性和项目利用性。城市污水处置厂的厌/缺氧区具有短程反硝化与厌氧氨氧化耦合产生的空间前提，包罗低消融氧、低无机物浓度、适合的氨氮浓度和不变的亚硝态氮发生机制。处置城市污水的推流式持续流工艺在温度25 ℃时曾发觉缺氧区反硝化亚硝堆集的现象，假如定向调控部门NO-2-N经厌氧氨氧化路子转化为氮气（见图4），可下降反硝化进程对无机物的依靠并同时氧化氨氮，实现非碳氮分手前提下城市污水部门厌氧氨氧化深度脱氮。 
图4 短程反硝化+部门厌氧氨氧化强化持续流反映器脱氮道理 04 支流城市污水部门厌氧氨氧化 是现今研发与实践的前沿标的目的我国现有城市污水处置厂的脱氮效力较多受限在进水碳源不足，在异养反硝化脱氮路子的根本上辅以自养厌氧氨氧化反映有益在提凹凸碳氮比城市污水处置系统的总氮去除率和去除负荷，实现节能降耗。若何强化“部门厌氧氨氧化”进程是此后重点关心的研究标的目的。①从碳、氮轮回的角度，不成轻忽了微生物自己代谢的根基纪律。城市污水处置厂具有复杂的微生物群落布局和氮素转化路子，厌氧氨氧化菌虽遍及具有在城市污水处置厂的各个单位，但厌氧氨氧化菌品貌均较低，其不变富集可能仅在特定的时空和情况前提下才显著产生。②今朝驱动厌氧氨氧化范围化效应的产生机制尚不完美，仍需深切探讨觉得厌氧氨氧化菌的原位富集供给理论和手艺支持。同时，微生物驱动的生物反映系统处在动态����APP转变并具有年夜量冗余功能的系统，厌氧氨氧化菌代谢活性不但受其他功能微生物代谢的间接影响也受微不雅情况前提的间接影响。③工艺运转优化和顺应性考查。如研究注解30~40 ℃是厌氧氨氧化比力适合的发展温度规模，可是我国保守城市污水处置厂的水温不克不及不变到达该程度，某些地区多个月份低在15 ℃，探讨温度与微生物代谢的响应关系可为部门厌氧氨氧化工艺的利用供给根据。 5 结论（1）污水短程硝化/厌氧氨氧化自养脱氮工艺的可行性在尝试室得以验证，现阶段国表里已推动中试手艺验证，强化城市污水自养脱氮值得存眷。（2）短程反硝化耦合厌氧氨氧化一体化工艺、两段式工艺都可实现不变脱氮，是一项具有较强可行性的新型污水处置工艺手艺，无望为将来城市污水处置厂提质增效切实供给支持。（3）支流污水中短程反硝化驱动的部门厌氧氨氧化在中国西北某污水处置厂得以证实，为将来城市污水处置提质增效斥地了全新的思绪。在城市污水处置厂厌/缺氧区不变实现短程反硝化与厌氧氨氧化的耦合具有项目手艺财产化潜势。（4）支流城市污水部门厌氧氨氧化是现今研究和实践的前沿标的目的。非论短程硝化仍是短程反硝化耦合厌氧氨氧化路子，强化低碳氮比支流城市污水自养脱氮凸显严重的研究价值与项目利用意义。来历：给水排水 李健伟、彭永臻等推荐资讯
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