李建鴻

摘 要：工業(yè)廢棄物的隨意排放和農業(yè)上化肥的濫用，導致水體富營養(yǎng)化問題變得日益嚴重。降低氮含量是治理水體富營養(yǎng)化的一種有效手段，以往常用硝化-反硝化工藝進行脫氮處理，但是這種工藝也會帶來二次污染，并且大規(guī)模治理污水也需要投入較高的成本。厭氧氨氧化技術是近年來新興的一種污水脫氮處理方式，除了具有脫氮效率高、運行成本低的特點外，還有能耗低、無污染的優(yōu)勢，因此得到了推廣應用。

關鍵詞：厭氧氨氧化;污水處理;垃圾滲濾液

引言：在水質監(jiān)測中，水樣中氮元素含量是判定水質的重要指標。水體中的氮可以作為浮游藻類、微生物的重要營養(yǎng)來源，由于污水排放導致氮含量明顯增加，水體中藻類及微生物大量繁殖，破壞水生態(tài)系統(tǒng)。厭氧氨氧化技術可以通過高效脫氮，將游離態(tài)的氨氮轉化為氮氣排出。隨著技術的日益成熟，目前基于厭氧氨氧化原理的污水處理技術有亞硝化-厭氧氨氧化技術、完全自養(yǎng)脫氮技術等。現(xiàn)就這幾種技術的應用條件、優(yōu)缺點等展開簡要分析。

一、厭氧氨氧化污水處理原理

厭氧氨氧化指的是在厭氧的條件下，以氨氮（NH4+N）為電子供體，亞硝酸氮（NO2-N）為電子受體，以HCO3-為碳源，通過厭氧氨氧化菌的作用，將氨氮氧化為氮氣（N2）的過程。用化學方程式表示為：

NH4++ NO2-+ HCO3-+ H+→N2+ NO3-+ CH2O0.5N0.15+H2O

結合上式可以發(fā)現(xiàn)，HCO3-本身既是碳源，又可以直接參與厭氧氨氧化反應，最終轉化為無毒、無污染的氮氣。除了可以避免最終產物造成二次污染外，還能夠有效控制成本，符合綠色環(huán)保理念。另外，利用該技術進行污水處理后，產生的各類產物均保持中性，不需要后期添加酸堿藥品進行中和反應，相比于傳統(tǒng)的污水處理工藝也節(jié)儉了流程步驟，具有一定的優(yōu)勢。

二、基于厭氧氨氧化原理的幾種污水處理技術

1、限氧自養(yǎng)硝化-反硝化技術

限氧自養(yǎng)硝化-反硝化工藝是一種一步脫除氨氮，無需加入COD的新工藝技術。在低氧的條件下，亞硝酸菌有著較強的溶解氧的親和力，形成了亞硝酸的積累。通常條件下，亞硝酸菌飽和常數(shù)為0.2～0.4mg/L，與硝酸菌（1.2～1.5mg/L）有較大差異。限氧自養(yǎng)硝化-反硝化工藝利用這種差異性，就容易在較低溫度下實現(xiàn)對亞硝酸菌的穩(wěn)定積累，淘汰硝酸菌。該技術的應用優(yōu)勢在于具有較強的環(huán)境適應性，對反應條件的要求相對寬松，適用于垃圾場處理滲濾液，或是養(yǎng)殖場處理污水等情況。

2、亞硝化-厭氧氨氧化技術

整套技術分為兩個過程來進行，為了避免反應過程中相互干擾，需要分別提供兩個獨立的容器，其中一個容易完成“亞硝化”部分，通過亞硝化處理可以將待處理污水的氨氮氧化率完成約40%-50%。在亞硝化處理中會生成新產物亞硝態(tài)氮。然后將半成品導入另一容器中，繼續(xù)進行厭氧氨氧化處理，完成剩余50%-60%的氨氮氧化。前一階段的產物亞硝態(tài)氮也會直接參與到后一階段的氨氮氧化反應，提升反應速率，最終產物為氮氣和硝態(tài)氮。這樣一來，在厭氧氨氧化中，不需要額外的加入亞硝氮，控制了成本。另外，該反應體系中不會產生二氧化氮，符合環(huán)保要求。

3、完全自養(yǎng)脫氮技術

完全自養(yǎng)脫氮工藝技術是指通過對同一構筑物內溶解氧的控制來實現(xiàn)厭氧氨氧化，氨氮到氮氣的轉化過程都由自養(yǎng)菌完成。其基本原理是氨氮部分被亞硝化細菌氧化，形成亞硝氮;而剩余部分的氨氮與隨后產生的亞硝氮發(fā)生氧化反應，就形成了氮氣。在此過程中，由于完全自養(yǎng)脫氮反應所需的細菌都是自養(yǎng)型的細菌，因此在反應期間無需再添加有機物。但是受到目前技術條件的限制，這種工藝在實際應用中還存在一些缺點，例如需要通過人為調控反應條件，為硝酸菌、厭氧氨氧化菌提供良好的生長環(huán)境，促進厭氧氨氧化反應的持續(xù)進行，否則可能會降低污水處理效率。

三、厭氧氨氧化污水處理技術的實際應用

1、在垃圾滲濾液處理中的應用

垃圾滲濾液中不僅含有重金屬物，而且氨氮含量較高。由于很多垃圾場采用直接填埋的方式處理垃圾，這些滲濾液不經處理后直接進入地下水系統(tǒng)，最終經過地下水循環(huán)污染水源。利用厭氧氨氧化技術進行垃圾滲濾液處理，需要先將垃圾滲濾液收集起來，然后分兩次進行脫氮處理。第一階段先利用亞硝化工藝，將滲濾液進行初步的氨氮氧化。然后將初步處理后的產物，放置于無氧環(huán)境中，為厭氧菌和氨氧化菌創(chuàng)造良好的生產環(huán)境。通過增加細菌數(shù)量，提高反應速率、提升處理效果。因此，創(chuàng)造適宜菌群生長的環(huán)境，是利用厭氧氨氧化技術治理垃圾滲濾液的關鍵。

2、在城市生活污水處理中的應用

隨著城市人口密度的增加，產生的生活垃圾、生活污水日益增多。通過取樣分析可知，城市生活污水中含量較高的成分依次為氨氮、磷酸鹽等。以往進行生活污水凈化處理，需要使用大量的化學添加劑，一來是增加成本，二來也容易對水質造成二次破壞。可以利用全自氧脫氨技術進行生活污水處理，首先需要調節(jié)容器內的反應溫度，由于低溫環(huán)境下自氧菌的生物活性較低，因此需要將溫度調節(jié)至35-45℃之間，讓自氧菌處理最活躍狀態(tài)，提高對生活污水中氨氮物質的轉化率。通過前后對比，使用全自氧脫氨工藝處理后，污水中NH3-N的去除率可以穩(wěn)定維持在90%以上。

3、在養(yǎng)殖場廢水處理中的應用

受到近年來產業(yè)結構調整的影響，本地郊區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)的一些規(guī)?；B(yǎng)殖場也逐漸增多。規(guī)?；B(yǎng)殖也帶來了比較嚴重的糞污污染問題，很多養(yǎng)殖戶直接將禽畜糞污排放到農田或河流中，造成了水污染。利用厭氧氨氧化技術進行養(yǎng)殖場污水處理，首先需要將糞污集中收集起來，然后裝入到SBR容器中。通過調節(jié)參數(shù)，讓容器內的溫度恒定在36℃，水力停留時間為1.5天。反應時間結束后，取容器中的反應產物進行測定，與反應之前的樣品進行含氮量對比，可以發(fā)現(xiàn)NH3-N的含量降低了97%，而NO3-N的含量降低了99%。

四、氧氨氧化污水處理技術的發(fā)展前景

就現(xiàn)階段厭氧氨氧化技術的實際應用效果來看，在降低能耗、控制成本和提高污水處理效果等方面均比傳統(tǒng)的污水脫氮處理工藝有明顯優(yōu)勢。但是我們也應當看到，目前厭氧氨氧化技術在實際應用中也有一些不足，例如對反應環(huán)境的溫度、氧濃度等均有嚴格要求，如果條件控制不理想，很可能會導致脫氮效率、效果受到影響，污水凈化處理不達標。未來隨著新技術的研發(fā)和工藝設備的改進，該技術的應用價值將會得到進一步的突顯。例如可以使用計算機技術、傳感器技術，對容器內部的環(huán)境（壓力、溫度等）進行自動調控，從而更好的滿足厭氧氨氧化污水處理的技術要求。

結語：近年來因為水體富營養(yǎng)化導致的生態(tài)環(huán)境破壞、水環(huán)境污染問題引起了人們的高度關注。而導致富營養(yǎng)化的根本原因是水體中氨氮含量偏高。因此，除了要從源頭上加強排污控制外，對已經遭受污染的水域進行脫氮處理也是一種必要措施。本文介紹的厭氧氨氧化技術，在垃圾滲濾液、城市生活污水等方面的治理應用取得了較為明顯的效果，今后隨著技術的成熟，該技術也會得到進一步的推廣，在緩解水體富營養(yǎng)化問題上發(fā)揮重要作用。

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