一、畜禽养殖污水处理工程的特点和难点

 

（1）COD浓度高；

（2）氨氮的浓度高。

针对这些特点，现常规工艺为一、二级AO系统均采用氨氮去除率高的接触氧化法为核心工艺。

 

二、项目中的实际应用

我公司采用的两级AO工艺，是我司经过实践升级改进的两级AO 工艺成果，并已经运用在我司设计污水处理场的实际运用中，并且取得了很好的成效。其的工艺特点如下：

A.优化升级两级AO工艺结构，占地面积大大减小；

B.可低氧控制，在去除有机物的同时，实现同步脱氮，简化了系统运行

C.循环稀释，无内、外回流，动力来源自空气推流系统，能耗低

D.高污泥浓度使系统的容积负荷以及抗冲击能力大大增强

E.曝气系统充氧效率高，可“湿”法维修

F.后续泥水分离系统多样化

G.配备智能溶氧控制系统，避免水质水量的突变造成的系统冲击

 

三、与传统工艺的区别

厌氧氨氧化（ANAMMOX）是一种新型生物自养脱氮工艺，在厌氧条件下，以亚硝酸盐为电子受体，将氨氮直接氧化为氮气。

传统硝化/反硝化：在有氧条件下，NH4+被硝化细菌所氧化成为NO2-和NO3-。在缺氧条件下，将硝化反应过程中产生的NO2-和NO3-还原成N2的过程。短程硝化/反硝化：在有氧条件下，NH4+被硝化细菌所氧化成为NO2-后，在缺氧条件下，将产生的NO2-还原成N2得过程。

厌氧氨氧化：在厌氧或者缺氧条件下，一半的氨氮被氧化成亚硝态氮，剩余的氨氮与新生成的亚硝态氮进行厌氧氨氧化反应生成氮气，省去了硝化、反硝化过程，无需有机物参与，避免了温室气体的产生。

 

 

三、与传统工艺的优势

 

相较于其它传统脱氮工艺，AMOXP生物脱氮工艺的显著优势：

 

1）氨氮处理能力高，可适用于进水氨氮高达400-2500mg/L的好氧处理系统，出水氨氮可达5mg/L以下；

2）总氮去除率高，不受传统A/O工艺的内回流限制，不受污水中碳源限制，可达90%以上；

3）投资成本和运行费用低，能耗可减少60%以上；

4）无需外加碳源、酸碱中和药剂、污泥产量减少70%以上、节约投资成本和运行费用；

5）处理高氨氮含量的工业废水；

6）易于融入现有污水处理设施。

 

四、脱氮原理

厌氧氨氧化是指在厌氧条件下，微生物Anammox直接以NH4+-N为电子供体，以NO2--N为电子受体，将NH4+-N、NO2--NN转变成N2的生物过程，主要涉及两个步骤：一是在有氧的条件下，氨氮经过亚硝酸细菌（AOB）的作用形成亚硝氮；二是在厌氧条件下，亚硝氮和氨氮经厌氧氨氧化菌（AnAOB）的作用，该方法通过将亚硝酸盐和氨氮分别定位在细胞膜的两个侧面上，将两个侧面上的亚硝酸盐还原为羟胺，通过跨膜的联氨水解酶将其运输到厌氧氨氧化的侧面上，之后在联氨水解酶的催化下，羟胺与氨缩合生成联氨，再由厌氧氨氧化的侧面上的联氨水解酶将其还原为氮气。研究表明，发现在厌氧氨氧化过程中存在着一种平衡关系，即在氨氧化反应的过程中，可以有一种有效的缓冲物质，以维持氨氧化反应的正常进行。这种缓冲物质可以帮助我们在厌氧氨氧化过程中有效地控制氨氧化反应的速率，从而避免过度消耗氧气和产生过多的有毒气体。此外，这种缓冲物质还可以有效地控制反应中产生的热量，以防止温度过高而导致反应失控。

 

五、技术特点

厌氧氨氧化菌是一种兼性厌氧微生物，可将氨氮直接氧化为氮气，属于自养型微生物。这一类微生物主要利用无机碳作为碳源，以亚硝酸盐作为电子受体，将氨氮直接氧化为氮气，实现氨氮和总氮同步去除。与传统硝化/反硝化工艺相比，厌氧氨氧化工艺优势见下表。但目前厌氧氨氧化生物脱氮技术也存在菌种繁殖慢、启动时间长、反应条件苛刻以及抗毒性差等缺点。

 

六、影响因素

（一）厌氧氨氧化菌

厌氧氨氧化菌生长缓慢，倍增时间长达十余天，这导致反应器启动时间漫长，负荷提高较慢。实际上，反应器的污染物去除负荷一方面取决于功能性菌群的生物量；另一方面也取决于功能性菌群的活性。在不改变细菌生长速率的情况下，可通过提高功能性菌群活性来快速提升反应器的去除负荷。厌氧氨氧化菌的代谢活动具有典型的密度依赖特性，即细胞密度越高，表征颜色越呈现深红色，菌群活性和增殖越快。实际上，细菌聚集并不是简单的细菌数目累加，当细菌聚集达到一定水平后，基于群体效应的细胞间协同作用增强，这使得细菌的行为和某些生理特性发生改变。

（二）溶解氧

厌氧氨氧化菌是厌氧菌，氧浓度过高会对厌氧氨氧化菌过程产生抑制作用，如此就不利于厌氧氨氧化菌的繁殖和生存，会严重降低厌氧氨氧化菌的活性以及破坏短程硝化效果。但是氧浓度过低也不行，会导致亚硝酸细菌活性下降，影响亚硝酸盐的形成。因此，在实际运营过程中，需要严格控制DO的浓度。

（三）温度

厌氧氨氧化菌对于温度较为敏感，过高或者过低都会对生物反应产生抑制作用，因此在反应体系内需要严格控制温度在一定的范围内，才能确保厌氧氨氧化菌反应过程稳定运行。

（四）pH值

H+是厌氧氨氧化菌反应所需的底物之一，所以反应体系要保证一定的H+ 存在。pH对亚硝化菌的抑制主要表现为：pH值会改变菌体中的电解质，从而对菌体的活力产生直接的影响；二是pH值通过改变底物和抑制剂的浓度，进而对菌体的活力产生间接的影响。同时，pH值的改变也会引起游离氨和亚硝酸浓度的变化，进而影响菌群的活力和降解速率。一般认为，厌氧氨氧化反应的pH控制范围在7.5-8.0。

（五）氨氮

亚硝化菌比氨氧化细菌对氮基质亲和力更强。在基质浓度较低时，亚硝化菌的生长速率高于氨氧化细菌的生长速率，因此通过FA与FNA的联合调控短程硝化的技术措施使氨氮保持在较高水平有助于使氨氧化细菌的生长速率超过亚硝化菌。

（六）碳氮比

厌氧氨氧化脱氮为自养脱氮过程，与传统脱氮的反硝化过程需要有机物作为碳源不同，厌氧氨氧化去除TN不需要有机碳源，而高浓度的有机物进入厌氧氨氧化系统，会影响厌氧氨氧化的脱氮性能，根据废水C/N的差异，可采用如下工艺技术路线：①对于C/N ≈1的高氨氮工业废水，可直接通过厌氧氨氧化技术脱氮；②对于C/N＞5的高氨氮工业废水，一般在前面增加反硝化单元或厌氧处理单元，利用进水中的有机物去除一部分TN或利用厌氧工艺回收进水的有机物，预处理后的废水通过厌氧氨氧化脱氮。

七、厌氧氨氧化技术的工程应用现状

厌氧氨氧化技术在污水处理领域的工程应用是近十年的研究热点之一，主要形式包括一体化工艺和两段式工艺。二级是指采用SBR法或Sharon法将废水中50%的氨氮氧化成亚硝，废水经 厌氧氨氧化菌处理后，将氨氮及亚硝酸盐还原成氮气。该工艺采用两台搅拌反应器，一台完成了部分硝化脱氮，一台完成了厌氧氨氧化。其优点是：成本低，污泥量少，不需要外加碳源。在该方法的反应中，尽管有充足的碱可以中和所生成的酸，但也会生成NH4+。而且这一技术在实际使用中的抗冲击性能还很低，对于碳氮比以及进水水质稳定性要求苛刻，一般的水务工作人员难以掌握操作。一体化氨氧化细菌与厌氧氨氧化菌在同一反应器中，通过对溶解氧的调控，将两种微生物在同一反应器中进行富集，氨氧化细菌将氨氮转化为亚硝，而厌氧氨氧化菌则利用亚硝酸盐将氨氮氧化为氮气。一体化的优点在于操作运行方面，一般工作人员可以快速掌握操作，且启动时间迅速，亚硝酸盐浓度可控，可以处理低C/N高氨氮废水，氨氮转化率最高可达到90%。一体化工艺虽然氧化亚氮的释放量比传统的硝化-反硝化过程要高，但整体过程的温室气体排放量却比传统的硝化-反硝化过程要低，这主要是因为它节约了曝气能量，也节约了反硝化碳源。集成工艺是一种基于两段式工艺的新型工艺，它在处理工艺中得到了更多的应用，操作简单，与现有废水处理工艺耦合度高。因此，该工艺将具有广阔的发展前途。