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摘要：随着城市化进程的加快，生活污水的处理越来越成为了社会关注的焦点问题。在本案，为了研究ANAMMOX工艺对处理城市生活污水的效能，笔者选取了缺氧向下流生物膜滤池装置。试验结果显示，ANAMMOX工艺对高氮废水以及城市生活污水的处理效果相当好。
关键字：脱氮 生活污水 生物膜滤池 ANAMMOX工艺
中图分类号： U664.9+2 文献标识码： A 文章编号：
一、前言
随着城市化的发展以及城市生活水平得高，生活污水的脱氮处理越来越难，而且费用也相当的昂贵。随着科技的发展和进步，厌氧氨氧化菌的出现为生活污水脱氮处理提供了技术支持。近年来，在国内外学者的不断研究和探索下，也出现了供污水脱氮技术的反应器。但是，学者对厌氧氨氧化的探究只局限于处理高氨废水，如：垃圾渗滤液、污泥消化液等。所以，学者们应该加强在城市生活污水方面对厌氧氨氧化技术的应用，理由是该技术前景广阔且存在着众多优点，如：无需中和剂、无需外加碳源、耗氧低等。
在本案，笔者选取的试验原水为城市生活污水的二沉池出水，研究了ANAMMOX工艺应用于低氨废水处理，探讨了影响ANAMMOX反应的因素。
二、试验材料以及试验方法
（一）试验材料以及实验装置
试验装置为一个有机玻璃材质的向下流生物膜滤池，规格是：高2米，内径7厘米。填料是粒径为2.0毫米到5毫米的页岩颗粒，设置的填料高度为1.6米。原水为城市生活污水的二沉池出水，其水质标准：COD——25-45mg/L；TOC——9-12mg/L；NH4-N——15-40mg/L；ph——7.40-7.85；水温——25-28℃。实验装置如下图所示：
选取硝化菌作为厌氧氨氧化菌的接种污泥，将亚硝酸盐加入二沉池出水，这是ANAMMOX工艺的需要，也是厌氧氨氧化菌脱氨得以维持的要求。试验在反应两个月以后的现象：附着于滤池上的生物膜的颜色有了显著的改变，土黄色→棕褐色→红色（厌氧氨氧化菌增多后），而且，厌氧氨氧化菌也大量附着于进水泵的输水管壁。二沉池出水NH4-N维持在40mg/L的时候，试验装置中NH4-N的去除率保持在98%。该反应结果显示，厌氧氨氧化技术非常适合于处理城市生活污水。
（二）试验方法与检测项目
试验涉及的具体检测项目以及试验方法如下表所示：
三、试验结果以及试验讨论
（一）无机氮的相互转变
参考Van de Graaf的研究结果，在厌氧氨氧化的实验过程中，生成的硝态氮、消耗的亚硝态氮、氨氮的比例为0.22:1.31:1。试验中涉及到的三种无机氮间的关系图如下所示：
试验中三种无机氮的关系结果表明了：
1.氨氧化菌是滤池中氨氮得以去除的重要成分；
2. 厌氧厌氧氨氧化菌是可以应用到城市污水脱氮的处理中。
（二）NO2-N对ANAMMOX反应的影响
亚硝酸盐氮以及氨氮是厌氧氨氧化反应的基质，NO2-会毒害众多微生物；相关权威试验结果显示，厌氧氨氧化的产生会遭受到高浓度的氨氮以及亚硝酸盐氮的抑制，而且厌氧氨氧化在浓度达100mg/L的NO-N作用下会完全失去活性。还有一点就是，NO2-会抑制ANAMMOX的过程。虽然国内外关于NO-N抑制质量浓度的觀点不同，但是对于ANAMMOX的过程受到高浓度的NO-N的抑制作用，学者们是达成了一致意见的。
氨氮去除率的最大化可以通过提高进水中NO-N的质量浓度得以实现，进水密度→氨氮去除率最大值为；氨氮的去除率会随着NO-N质量浓度的上升而逐步下降。该实验结果表明，ANAMMOX的反应会受到高质量浓度的NO-N的抑制，具体是抑制关系图如下图所示：
从上图的实验结果可以得出的结论是，在进行城市污水处理时选取ANAMMOX时，NO-N对其的反应过程有促进作用，然而，高浓度的亚硝酸盐同时也会抑制ANAMMOX的反应。而且，一旦亚硝酸盐氮的浓度达到118.4mg/L，ANAMMOX就已经完全脱离理想状态；厌氧氨氧化过程受到亚硝酸盐的抑制作用会变大；氨氮的去除率也会随之下降。一旦NO-N的质量浓度达136.0mg/L时，（NO2-N）=118.4mg/L比氨氮去除率比上升23.5%左右。该实验结果表明，ANAMMOX的反应不会因为高浓度NO-N而完全停止，而且厌氧氨氧化菌的活性依然没有太大改变。所以，在采取ANAMMOX工艺处理城市生活污水时，NO-N对反应的抑制作用呈现出特殊性。
（三）确定适量m(NO2-N):m(NH4-N)的配比
对NH4-N以及NO2-N的变化跟踪监测，可以得出ANAMMOX滤池内的脱氮率，现针对其中的三组数据分析研究：m(NO2-N):m(NH4-N)=1.4:1、1.3:1、1.0:1。
数据分析得出以下结论： m(NO2-N):m(NH4-N)=1.0:1——ANAMMOX在60厘米高度的滤层处停止反应——NH-N没有得到彻底去除；m(NO2-N):m(NH4-N)=1.5:1——氨氮在充足的NO2-N作用下除去率较高；m(NO2-N):m(NH4-N)1.3:1——NH-N被彻底去除，但是水中NO2-N仍然残余；m(NO2-N):m(NH4-N)= 1.3:1——NO2-N与NH-N被彻底去除。试验跟踪结果显示，当m(NO2-N):m(NH4-N)= 1.3:1时，ANAMMOX对城市生活污水的脱氮效率最高，即此时的配比最适宜。
（四）酸碱值的变化
依据ANAMMOX的反应原理，酸碱值不受厌氧氨氧化菌脱氨的影响；然而试验结果显示，酸碱值在ANAMMOX反应中发生有规律地变化，且酸碱值在ANAMMOX停止反应时不再变化。由此可以得出结论：ANAMMOX的反应进程可以选取酸碱值作为指示剂。
四、结论
根据实验结果可以得出的结论有：
（一）ANAMMOX工艺可以用于处理高氮废水以及城市生活污水脱氮，且去除率极佳。
（二）厌氧氨氧化菌在去除ANAMMOX滤池中氨氮方面起主要作用。
（三）一定质量浓度的NO2-N对ANAMMOX的反应有利；质量浓度在118.4Mg/L的亚硝酸盐氮能够导致ANAMMOX失去理想状态，会抑制厌氧氨氧化过程，但是不会致使ANAMMOX反应停止，以及厌氧氨氧化菌的活性依然。
（四）m(NO2-N):m(NH4-N)= 1.3:1的配比可以实现脱氮的最佳效果。
（五）ANAMMOX的反应进程可以选取酸碱值作为指示剂。
参考文献：
[1]李捷,熊必永,张杰.生活污水脱氮新技术[J].哈尔滨工业大学学报,2007,39(4)
[2]蒋山泉,汤琪,郑泽根.三级SBR除磷脱氮工艺处理生活污水[J].重庆大学学报（自然科学版）,2007,30(3)
[3]付融冰,杨海真,顾国维等.潜流人工湿地对农村生活污水氮去除的研究[J].水处理技术,2006,32(1)
[4]姜苏.一体化A/O生物膜反应器脱氮特性的研究[D].2004.
[5]张洋.化粪池污水的好氧颗粒污泥脱氮特性研究[D].2009.
关键字：脱氮 生活污水 生物膜滤池 ANAMMOX工艺
中图分类号： U664.9+2 文献标识码： A 文章编号：
一、前言
随着城市化的发展以及城市生活水平得高，生活污水的脱氮处理越来越难，而且费用也相当的昂贵。随着科技的发展和进步，厌氧氨氧化菌的出现为生活污水脱氮处理提供了技术支持。近年来，在国内外学者的不断研究和探索下，也出现了供污水脱氮技术的反应器。但是，学者对厌氧氨氧化的探究只局限于处理高氨废水，如：垃圾渗滤液、污泥消化液等。所以，学者们应该加强在城市生活污水方面对厌氧氨氧化技术的应用，理由是该技术前景广阔且存在着众多优点，如：无需中和剂、无需外加碳源、耗氧低等。
在本案，笔者选取的试验原水为城市生活污水的二沉池出水，研究了ANAMMOX工艺应用于低氨废水处理，探讨了影响ANAMMOX反应的因素。
二、试验材料以及试验方法
（一）试验材料以及实验装置
试验装置为一个有机玻璃材质的向下流生物膜滤池，规格是：高2米，内径7厘米。填料是粒径为2.0毫米到5毫米的页岩颗粒，设置的填料高度为1.6米。原水为城市生活污水的二沉池出水，其水质标准：COD——25-45mg/L；TOC——9-12mg/L；NH4-N——15-40mg/L；ph——7.40-7.85；水温——25-28℃。实验装置如下图所示：
选取硝化菌作为厌氧氨氧化菌的接种污泥，将亚硝酸盐加入二沉池出水，这是ANAMMOX工艺的需要，也是厌氧氨氧化菌脱氨得以维持的要求。试验在反应两个月以后的现象：附着于滤池上的生物膜的颜色有了显著的改变，土黄色→棕褐色→红色（厌氧氨氧化菌增多后），而且，厌氧氨氧化菌也大量附着于进水泵的输水管壁。二沉池出水NH4-N维持在40mg/L的时候，试验装置中NH4-N的去除率保持在98%。该反应结果显示，厌氧氨氧化技术非常适合于处理城市生活污水。
（二）试验方法与检测项目
试验涉及的具体检测项目以及试验方法如下表所示：
三、试验结果以及试验讨论
（一）无机氮的相互转变
参考Van de Graaf的研究结果，在厌氧氨氧化的实验过程中，生成的硝态氮、消耗的亚硝态氮、氨氮的比例为0.22:1.31:1。试验中涉及到的三种无机氮间的关系图如下所示：
试验中三种无机氮的关系结果表明了：
1.氨氧化菌是滤池中氨氮得以去除的重要成分；
2. 厌氧厌氧氨氧化菌是可以应用到城市污水脱氮的处理中。
（二）NO2-N对ANAMMOX反应的影响
亚硝酸盐氮以及氨氮是厌氧氨氧化反应的基质，NO2-会毒害众多微生物；相关权威试验结果显示，厌氧氨氧化的产生会遭受到高浓度的氨氮以及亚硝酸盐氮的抑制，而且厌氧氨氧化在浓度达100mg/L的NO-N作用下会完全失去活性。还有一点就是，NO2-会抑制ANAMMOX的过程。虽然国内外关于NO-N抑制质量浓度的觀点不同，但是对于ANAMMOX的过程受到高浓度的NO-N的抑制作用，学者们是达成了一致意见的。
氨氮去除率的最大化可以通过提高进水中NO-N的质量浓度得以实现，进水密度→氨氮去除率最大值为；氨氮的去除率会随着NO-N质量浓度的上升而逐步下降。该实验结果表明，ANAMMOX的反应会受到高质量浓度的NO-N的抑制，具体是抑制关系图如下图所示：
从上图的实验结果可以得出的结论是，在进行城市污水处理时选取ANAMMOX时，NO-N对其的反应过程有促进作用，然而，高浓度的亚硝酸盐同时也会抑制ANAMMOX的反应。而且，一旦亚硝酸盐氮的浓度达到118.4mg/L，ANAMMOX就已经完全脱离理想状态；厌氧氨氧化过程受到亚硝酸盐的抑制作用会变大；氨氮的去除率也会随之下降。一旦NO-N的质量浓度达136.0mg/L时，（NO2-N）=118.4mg/L比氨氮去除率比上升23.5%左右。该实验结果表明，ANAMMOX的反应不会因为高浓度NO-N而完全停止，而且厌氧氨氧化菌的活性依然没有太大改变。所以，在采取ANAMMOX工艺处理城市生活污水时，NO-N对反应的抑制作用呈现出特殊性。
（三）确定适量m(NO2-N):m(NH4-N)的配比
对NH4-N以及NO2-N的变化跟踪监测，可以得出ANAMMOX滤池内的脱氮率，现针对其中的三组数据分析研究：m(NO2-N):m(NH4-N)=1.4:1、1.3:1、1.0:1。
数据分析得出以下结论： m(NO2-N):m(NH4-N)=1.0:1——ANAMMOX在60厘米高度的滤层处停止反应——NH-N没有得到彻底去除；m(NO2-N):m(NH4-N)=1.5:1——氨氮在充足的NO2-N作用下除去率较高；m(NO2-N):m(NH4-N)1.3:1——NH-N被彻底去除，但是水中NO2-N仍然残余；m(NO2-N):m(NH4-N)= 1.3:1——NO2-N与NH-N被彻底去除。试验跟踪结果显示，当m(NO2-N):m(NH4-N)= 1.3:1时，ANAMMOX对城市生活污水的脱氮效率最高，即此时的配比最适宜。
（四）酸碱值的变化
依据ANAMMOX的反应原理，酸碱值不受厌氧氨氧化菌脱氨的影响；然而试验结果显示，酸碱值在ANAMMOX反应中发生有规律地变化，且酸碱值在ANAMMOX停止反应时不再变化。由此可以得出结论：ANAMMOX的反应进程可以选取酸碱值作为指示剂。
四、结论
根据实验结果可以得出的结论有：
（一）ANAMMOX工艺可以用于处理高氮废水以及城市生活污水脱氮，且去除率极佳。
（二）厌氧氨氧化菌在去除ANAMMOX滤池中氨氮方面起主要作用。
（三）一定质量浓度的NO2-N对ANAMMOX的反应有利；质量浓度在118.4Mg/L的亚硝酸盐氮能够导致ANAMMOX失去理想状态，会抑制厌氧氨氧化过程，但是不会致使ANAMMOX反应停止，以及厌氧氨氧化菌的活性依然。
（四）m(NO2-N):m(NH4-N)= 1.3:1的配比可以实现脱氮的最佳效果。
（五）ANAMMOX的反应进程可以选取酸碱值作为指示剂。
参考文献：
[1]李捷,熊必永,张杰.生活污水脱氮新技术[J].哈尔滨工业大学学报,2007,39(4)
[2]蒋山泉,汤琪,郑泽根.三级SBR除磷脱氮工艺处理生活污水[J].重庆大学学报（自然科学版）,2007,30(3)
[3]付融冰,杨海真,顾国维等.潜流人工湿地对农村生活污水氮去除的研究[J].水处理技术,2006,32(1)
[4]姜苏.一体化A/O生物膜反应器脱氮特性的研究[D].2004.
[5]张洋.化粪池污水的好氧颗粒污泥脱氮特性研究[D].2009.