文章导读厌氧氨氧化工艺因其高效、低耗的优势，在废水生物脱氮领域具有辽阔的应用远景。该工艺在现实工程应用方面已取得突破性希望，在许多含氮废水领域已乐成工程化应用。前期我们先容了厌氧氨氧化手艺的发明与生长应用。本文团结厌氧氨氧化工艺的原理，对该手艺在差别废水领域的研究及工程化应用情形举行综述，并总结厌氧氨氧化工艺在处置惩罚现实废水工程化应用历程中的焦点问题，以期为后续该领域的相关研究提供参考与借鉴。
厌氧氨氧化（anaerobic ammonium oxidation，Anammox）指的是在缺氧条件下以亚硝酸盐为电子受体将氨氧化为氮气的历程，该历程由一类奇异的、被称为“厌氧氨氧化菌（AnAOB）”的专性厌氧自养菌催化完成。
Anammox脱氮手艺的发明突破了古板异养反硝化脱氮的认知，不需要外加有机碳源作为电子供体，也不需要大宗的曝气，可以高效的举行污水脱氮，其最高容积氮去除速率达9.5kg·N/(m³·d)，远远高于古板的硝化反硝化工艺（容积氮去除率<0.50kg·N/(m³·d)），据外洋的运行数据显示，其处置惩罚用度为0.75欧元/kg·N，远远低于古板生物脱氮工艺处置惩罚用度的2~5欧元/kg·N，因其无需外加有机碳源、脱氮负荷高、运行用度低、占地空间小等优点，已被公以为是现在最经济、最可一连生长的生物脱氮工艺之一。
Broda凭证化学自由能探索发明NH4+在缺氧条件下与NO2-直接天生N2的可能，以为它是自然氮循环中的一个缺失的部分。Mulder和Van de Graffe在20世纪90年月中期首先对此举行了实验证实，以后人们对该历程爆发了极大的兴趣。厌氧氨氧化的反应方程式为：
NH4++1.32NO2-+0.066HCO3-+0.13H+→
1.2N2+0.26NO3-+ 0.066CH2O0.5N0.15+2.03H2O
Van de Graffe等通过示踪实验提出了Anammox可能的代谢途径，也是现在公认的亚硝酸盐型厌氧氨氧化可能的代谢途径，主要包括两个历程：一是剖析（产能）代谢，即以氨为电子供体，亚硝酸盐为电子受体，两者以1:1的比例反应天生氮气，并把爆发的能量以ATP的形式贮存起来；二是合成代谢，即以亚硝酸盐为电子受体提供还原力，使用碳源二氧化碳以及剖析代谢爆发的ATP合成细胞物质，并在这一历程中爆发硝酸盐。
现在，Anammox自养脱氮手艺已经日益成熟，不再停留在实验室阶段，在现实工程应用方面，2002年，帕克公司在荷兰鹿特丹Dokhaven污水处置惩罚厂制作了天下第1座生产性厌氧氨氧化反应器，接纳Sharon-Anammox系统处置惩罚污泥脱水液。以后，工程化的厌氧氨氧化项目一直在全天下兴起，现在，Anammox工程项目在全天下已凌驾200座，其中大部分坐落于欧洲地区。近年来，中国的Anammox工程项目也迅速增添起来。
现在已建或在建的Anammox污水处置惩罚厂，主要针对的是高氨氮废水，包括污泥消化液、垃圾渗滤液、餐厨沼液、养殖废水、焦化废水、发酵废水和半导体芯片废水等，虽然这些领域的废水都有Anammox的工程化应用，可是仍保存一些需要优化、解决的问题，而一些其他领域的高氨氮废水也有待开拓。
01 市政都会污水方面的工程化应用希望
1. 市政都会污水主流工程化应用希望
近年来，都会化历程一直加速，都会污水处置惩罚行业的压力越来越大，急需找到适合可一连生长的具有优异经济效益与情形效益的要领来处置惩罚都会污水。都会污水的水量大、氨氮含量和水温相对较低、因素也更为重大，在市政污水处置惩罚厂的主流段举行Anammox工程化应用具有一定的难度。
在市政主流污水处置惩罚方面，奥地利Strass污水处置惩罚厂最先开启了向主流厌氧氨氧化偏向迈进的程序。该污水处置惩罚厂日处置惩罚规模为3.8万吨，接纳AB工艺，进水通过高负荷活性污泥吸附，转化污水中大部分悬浮物与消融性有机物，用于污泥消化系统产沼气；之后污水进入主流好氧反氨化工艺，将污水中的部分NH3-N氧化成NO2-；随后，厌氧段使剩余的NH3-N爆发厌氧氨氧化天生N2，出水氨氮控制在5mg/L左右。
该厂以DEMON自养脱氮工艺（厌氧氨氧化的一种）取代原来的SBR工艺，通过控制pH值，接纳水力旋流器疏散AnAOB，将旋流器的底流回流到DEMON，以富集AnAOB，而溢流则回流到B段工艺中。通过将侧流工艺稳固富集的AnAOB向主流工艺补给，以及主流工艺系统中污泥颗�；男纬�，使得其总氮年去除率高于80%，实现出水TN＜5mg/L，氨氮＜1.5mg/L。同时，该厂还因实现完万能源自给和产能盈余而著名天下。
新加坡樟宜污水处置惩罚厂实现了天下首例无需侧流工艺接种的主流自养氨氧化工程。该厂处置惩罚都会污水达80万t/d，接纳分段进水活性污泥工艺（SFAS），缺氧池和洽氧池体积比为1:1，其中在好氧池实现亚硝酸盐的积累，缺氧池爆发厌氧氨氧化反应，该厂主流自养脱氮历程对TN的去除孝顺了62%。该厂较高的水温是实现稳固亚硝化积累的自然优势，缺氧、好氧交替运行和短泥龄的工艺特征是实现稳固氨氧化的要害缘故原由。
以上两个污水处置惩罚厂，是现在天下上仅有的两座实现在主流段上厌氧氨氧化工艺的污水处置惩罚厂。将Anammox手艺应用在污水处置惩罚厂主流上，需要解决一些要害问题，例如，怎样在低温下快速启动Anammox工程、怎样在反应器中包管AnAOB的生长与富集，以及怎样在低温下包管厌氧氨氧化工程的稳固运行等。
2. 市政都会污水侧流工程化应用希望
污水处置惩罚厂侧流污水一样平常指污泥浓缩液、污泥消化液等，水量通常很小，只占总水量的1-2%左右，但水质浓度很高，氨氮浓度通� ？纱�1000mg/L，高浓度的氨氮使得游离氨浓度也相对较高，可以很好的抑制亚硝酸盐氧化细菌（NOB）。另外，侧流污水一样平常通过“厌氧消化”接纳碳源，可降低碳氮比，同时，厌氧消化历程中会爆发热量，出水温度一样平常可抵达30℃。高氨氮、低碳氮比、高水温，这些正是实现厌氧氨氧化的主要条件，因此，已建成的都会污水厌氧氨氧化现实工程有一半以上是应用在都会污水处置惩罚厂的侧流。
天下上第一座Anammox工程荷兰鹿特丹Dokhaven污水处置惩罚厂，就是应用于处置惩罚污泥消化液，该污水处置惩罚厂接纳AB法，主流段爆发的污泥运送到600米外的Sluisjesdijk污泥处置惩罚厂举行厌氧消化，天生的沼气用于热电联产（CHP），消化液接纳了Paques公司的SHARON+Anammox工艺举行自养脱氮。
瑞典的马尔默Sjölunda污水处置惩罚厂是全球首座接纳Anammox生物膜的水厂，其使用的要领是ANITA™ Mox（厌氧氨氧化工艺的一种），主要是通过填料上附着差别的微生物来实现，在MBBR形式的填料上AnAOB生长在最里层，AOB在外层，AOB将氨氮氧化为亚硝酸盐氮供AnAOB使用。该工艺不但可以用来处置惩罚污泥消化液，还可以用来作育菌种，Sjölunda污水处置惩罚厂也成为该工艺的主要菌源，而美国South Durham污水处置惩罚厂应用该种要领乐成实现了工程化，也使其成为北美地区该工艺生长的菌源。
由北京都会排水集团认真建设并运行的北京高碑店、北京小红门、北京高安屯、北京槐房、北京清河二污泥消化液处置惩罚工程是海内典范的处置惩罚污泥消化液的厌氧氨氧化工程，以上工程接纳了北京都会排水集团研发的高氨氮废水厌氧氨氧化脱氮手艺，其中最大的污泥消化液处置惩罚厂——北京高安屯污水厂污泥消化液处置惩罚厂，日处置惩罚消化液4600m3，消化液总氮浓度约为2500mg/L，氨氮浓度约为2200mg/L，平均出水总氮浓度300mg/L，总氮去除率达85%以上，去除负荷抵达0.3kgN/(m3·d)，从17年投产最先，一直稳固运行至今。
3. 其他市政污水处置惩罚偏向的工程化应用
由于垃圾渗滤液的特点是氨氮含量高（一样平常在2000mg/L左右）、有机物浓度高、水质转变大、易含有重金属等有毒物质，是一种重大的污水因素。古板工艺很难在经济、可行的条件下使其达标排放，近年来，用厌氧氨氧化工艺处置惩罚垃圾渗滤液研究逐渐兴起与成熟，现在也有多个现实工程在天下各地建成。
一些专家学者发明控制游离氨（FA）和游离亚硝酸（FNA）是实现Anammox的要害，我国于2015年正式调试启动了首个厌氧氨氧化手艺处置惩罚垃圾渗滤液的工程——湖北十堰西部垃圾填埋场渗滤液处置惩罚工程。该工程设计处置惩罚量150m3/d，接纳自主驯养的AnAOB——芮诺卡，装置使用两级升流式厌氧污泥床（UASB）+Anammox+膜过滤（MBR/RO）团结处置惩罚工艺，出水水质完全抵达《生涯垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008），该工艺战胜了低C/N的工程应用难题，成为海内第一个使用厌氧氨氧化处置惩罚垃圾渗滤液的项目。
餐厨垃圾经由厌氧发酵后爆发的沼液具有较高的温度，且含有大宗的氨氮及COD等，工程上常接纳以“古板硝化-反硝化生物脱氮系统”为焦点的工艺处置惩罚该种废水，脱氮效率较低、污泥产量大、运行本钱高。而用Anammox手艺处置惩罚该种废水中可以实现高效脱氮，不需要增补碳源和碱度，经济效益、情形效益显着。
2019年，在无锡惠联建成的一座餐厨垃圾综合处置惩罚中心中率先最先使用该手艺处置惩罚经由厌氧发酵后的餐厨垃圾的沼液，该工程设计水量为650m3/d，接纳“混凝气浮+高负荷曝气池+厌氧氨氧化+MBR”工艺举行处置惩罚，在该工程中Anammox的脱氮效率在84%左右，处置惩罚后的污水抵达《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的三级排放标准。
2021年，在四川眉山建成的餐厨垃圾综合处置惩罚中心也接纳了Anammox工艺处置惩罚发酵后的沼液，该工程的处置惩罚水量为200m3/d，接纳了自主驯化的填料菌泥，搭建了“高效协同厌氧消化+短程硝化（PN）+Aanmmox+芬顿反应器”的反应系统来处置惩罚发酵后的沼液，在后端不加膜过滤系统以及不开启芬顿反应器的情形下，COD出水控制在500mg/L，TN出水控制在45mg/L，氨氮出水控制在30mg/L，经济效益、情形效益显着，该工程的乐成为餐厨沼液无膜法处置惩罚提供了经济可行的新思绪。
02工业废水方面的工程化应用希望
在已往的二十多年里，厌氧氨氧化工艺一直在焦化、发酵、制药、制革、半导体、食物加工等高氨氮工业废水领域实践乐成，这些现实项目的乐成突破为后续大规模工程化应用提供了可参考的主要依据。然而，怎样快速启动、实现AnAOB快速有用富集、怎样使项目稳固运行等问题仍需解决。
1. 在煤化工废水处置惩罚方面的工程化应用希望
煤化工焦化废水主要在煤的炼焦、煤气净化及化工产品的生产与精制历程中爆发，是一种典范的难降解工业废水，焦化废水含有大宗的氨氮、有机物、酚、氰、硫氰化物、焦油及多环芳烃等污染物，毒性大、可生化性差，古板的生物脱氮要领需要大宗的外加碳源，脱氮效率低，建设、运营本钱高，而高效脱氮、无需外加碳源的厌氧氨氧化工艺可以很好的处置惩罚此类废水。
Toh等研究批注AnAOB对高浓度酚类有一定的耐受性，具有处置惩罚煤化工废水的潜力。薛占强等接纳短程硝化-厌氧氨氧化-全程硝化工艺处置惩罚焦化废水，正常运行条件下出水NH4+-N浓度小于15mg/L，NO2--N浓度小于1mg/L，出水水质显着优于古板生物脱氮工艺的出水水质。
2018年乐成启动运行的内蒙古金煤化工废水处置惩罚项目，是国际首例且唯一的煤化工废水厌氧氨氧化自养脱氮工程。该项目处置惩罚水量4000m3/d，进水总氮1000mg/L，项目最初接纳厌氧氨氧化颗粒污泥法调试1年，可是最终污泥解体，未能乐成运行。后续由另一个团队接手，接纳“PN+Anammox+深度生化”工艺，接种自主驯化作育的填料菌泥，最终出水TN稳固控制在50mg/L以下，抵达《污水综合排放标准》（GB8978-1996）三级标准，该项目现已稳固运行4年。
2. 在半导体芯片废水处置惩罚方面的工程化应用
在半导体芯片生产历程中，为了包管晶硅的纯度，生产历程都会用铬酸、硝酸、氢氟酸、硫酸等强氧化性溶液洗濯、制绒、刻蚀硅片，同时还要添加异丙醇、乙醇及重金属作为助剂，爆发的废水中氮素量高、氟离子含量高、pH低，可生化性低、含有重金属等。该种废水很难处置惩罚且处置惩罚本钱很高，由于排水水质需抵达《电池工业污染物排放标准》(GB30484-2013)，古板要领处置惩罚很难达标。
Daverey等研究接纳CANON工艺（厌氧氨氧化工艺的一种）处置惩罚光电工业废水，效果批注，氨氮去除率抵达98%，且当温度波动规模为17～37℃时，该工艺具有高效的脱氮性能。荷兰一家半导体工厂建设了“硝化+Anammox+曝气脱氮”工艺处置惩罚爆发的废水，该厂废水日处置惩罚量550m3，废水中含有250-400mg/L氨。该工厂经由多次工艺刷新，乐成控制了亚硝酸盐与氨氮的比例，使厌氧氨氧化反应器内的脱氮效率抵达了3.29kgN(m3/d)，出水水质可溶性氮控制在8mg/L以下。
3. 在发酵废水处置惩罚方面的工程化应用
发酵工业是以粮食或农副产品中的淀粉为主要质料的加工工业，主要包括酿酒、味精、制药等行业。发酵废水的水质差别很大，主要特点是废水温度高、有机物质和悬浮物含量高、易糜烂，一样平常无毒，但有机质主要是有机化合物和含氮化合物，极易导致水体富营养化。由于发酵废水中氨氮浓度过高，古板的厌氧-好氧生物处置惩罚氮负荷浓度过大、运行控制难题，很难达标排放。而低能耗、高负荷的Anammox手艺成了处置惩罚该类废水的热门应用手艺，近年来，工程化案例也一直应用乐成。
在通辽市的梅花生物科技有限公司日产废水凌驾18900m3，废水中氨氮浓度高于600mg/L，该厂于2009年建了天下上最大的自养脱氮反应器，设计脱氮能力达1.1万kgN/d，接纳一体式的CANON工艺处置惩罚谷氨酸钠（味精）生产中的废水，脱氮效率抵达95%以上。
山东省滨州市安琪酵母公司接纳了Anammox工艺来取代古板的AO手艺来处置惩罚高氨氮工业废水，与该公司原AO工艺相比，Anammox反应器在大大节约占地的基础上，实现了2.0kgN/(m3·d)的高氨氮负荷稳固运行，这也是厌氧氨氧化反应器现在可遭受的最大污泥负荷，其工业规模远高于古板工艺。
河北玉峰实业集团主做粮食产品深加工，爆发的废水种类主要是制取VB12废水和发酵废水，该厂接纳Anammox工艺来取代原来的AO工艺，一期刷新工程水量5000m3/d，二期刷新工程水量30000m3/d，接纳Anammox工艺为焦点组合其他工艺，使该厂废水脱氮效率抵达85%，两期工程均稳固运行至今，无需投加碳源出水总氮抵达一级A排放标准。
03 养殖废水处置惩罚方面的工程化应用
阻止2018年，天下共有近90000个集约化规模养殖，养殖废水主要来自粪便、尿液及冲洗废水，污水中含有大宗的氮、磷、有机物、悬浮物且水质波动大，还保存大宗的有机氮，处置惩罚难度高。使用古板要领，不但能耗高，还需要补加碳源，脱氮效果也不睬想。而Anammox手艺有望成为处置惩罚该类废水的备选工艺。
旬方飞等在ASBR中以好氧硝化污泥为种泥、已稀释的养猪场废水为进水乐成启动了厌氧氨氧化历程，历时125d，反应器出水总氮去除率达90%以上�；品接竦妊芯苛瞬畋鹞露认伦匝屯酵训ひ赵诖χ贸头Ｑ沓》纤醒嵫跸旱男阅懿畋�，发明温度为30℃时反应器脱氮性能最佳，总氮去除率73%。现在，浏阳市万丰中型养猪场和长沙县鑫广安路口猪场接纳改良“AO+Anammox+BAF”工艺，经由现场调试，此工艺污水处置惩罚效率高、运行本钱低，是现在值得推广和实践的新工艺。
在现实废水处置惩罚中，由于差别种类的废水水质差别较大，为了包管出水达标，同时思量工程化项目的经济性，Anammox工艺在现实项目中往往不是自力应用，需要与其他工艺举行组合，一样平常是接纳以厌氧氨氧化工艺为焦点的中心生物单位团结其他生物或物理单位的组合工艺，或接纳基于厌氧氨氧化的多菌群耦合工艺。组合工艺是现在现实工程中最常见、最经济的要领，是实现污水处置惩罚从高能耗转变为低能耗的主要要领，厌氧氨氧化手艺是未来实现污水处置惩罚低能耗的焦点手艺之一。
可是，以下问题也是影响厌氧氨氧化工艺大规模工程化应用的焦点：
1. 怎样在低温或变温的条件下坚持AnAOB的活性，使其坚持高效的脱氮性能；
2. 怎样缩短AnAOB的世代周期，使菌种快速增殖，并使反应器快速启动；
3. 怎样有用的控制污水系统中对厌氧氨氧化菌种的抑制因素，使厌氧氨氧化成为系统中的优势菌种等。
