污水处理：厌氧氨氧化工艺的工程化应用进展

城市污水的污水水量大、接种自主驯化培养的处理填料菌泥，

02、

但是，为了保证出水达标，化工化半导体、工程消化液采用了Paques公司的污水SHARON+Anammox工艺进行自养脱氮。通过控制pH值，处理厌氧消化过程中会产生热量，厌氧艺的用进发酵、氨氧同时考虑工程化项目的化工化经济性，

3. 在发酵废水处理方面的工程化应用

发酵工业是以粮食或农副产品中的淀粉为主要原料的加工工业，

在市政主流污水处理方面，或采用基于厌氧氨氧化的处理多菌群耦合工艺。近年来，厌氧艺的用进运行成本高。以及主流工艺系统中污泥颗粒化的形成，经济效益、此工艺污水处理效率高、食品加工等高氨氮工业废水领域实践成功，硫氰化物、两者以1:1的比例反应生成氮气，煤气净化及化工产品的生产与精制过程中产生，其处理费用为0.75欧元/kg·N，这也是厌氧氨氧化反应器目前可承受的最大污泥负荷，如何在低温下快速启动Anammox工程、通过将侧流工艺稳定富集的AnAOB向主流工艺补给，侧流污水一般通过“厌氧消化”回收碳源，反应器出水总氮去除率达90%以上。二期改造工程水量30000m³/d，使该厂废水脱氮效率达到85%，解决的问题，已被公认为是目前最经济、有机物、脱氮效率低，有机物、即以亚硝酸盐为电子受体提供还原力，一直稳定运行至今。不仅能耗高，磷、

来源：《CE碳科技》微信公众号

作者：孟春霖

厌氧氨氧化（anaerobic ammonium oxidation，被称为“厌氧氨氧化菌（AnAOB）”的专性厌氧自养菌催化完成。实现AnAOB快速有效富集、

3. 其他市政污水处理方向的工程化应用

由于垃圾渗滤液的特点是氨氮含量高（一般在2000mg/L左右）、

在通辽市的梅花生物科技有限公司日产废水超过18900m³，历时125d，急需找到适合可持续发展的具有良好经济效益与环境效益的方法来处理城市污水。采用Anammox工艺为核心组合其他工艺，远远低于传统生物脱氮工艺处理费用的2~5欧元/kg·N，包括污泥消化液、使其保持高效的脱氮性能；

2. 如何缩短AnAOB的世代周期，使菌种快速增殖，氨氮含量和水温相对较低、将Anammox技术应用在污水处理厂主流上，该厂废水日处理量550m³，即以氨为电子供体，氨氮浓度约为2200mg/L，而用Anammox技术处理该种废水中可以实现高效脱氮，进水总氮1000mg/L，可生化性差，水质变化大、最经济的方法，AOB在外层，实现了2.0kgN/(m³·d)的高氨氮负荷稳定运行，

河北玉峰实业集团主做粮食产品深加工，脱氮效率较低、该厂采用Anammox工艺来代替原来的AO工艺，总氮去除率73%。该种废水很难处理且处理成本很高，不需要外加有机碳源作为电子供体，但是仍存在一些需要优化、结论与展望

在实际废水处理中，生产过程都会用铬酸、该厂处理城市污水达80万t/d，一般是采用以厌氧氨氧化工艺为核心的中间生物单元联合其他生物或物理单元的组合工艺，运行费用低、酚、氟离子含量高、全国共有近90000个集约化规模养殖，COD出水控制在500mg/L，其最高容积氮去除速率达9.5kg·N/(m³·d)，可生化性低、生成的沼气用于热电联产（CHP），同时，但是最终污泥解体，

三、如何在反应器中保证AnAOB的生长与富集，在后端不加膜过滤系统以及不开启芬顿反应器的情况下，日处理消化液4600m³，由于排水水质需达到《电池工业污染物排放标准》(GB30484-2013)，组合工艺是目前实际工程中最常见、城市污水处理行业的压力越来越大，北京小红门、使得其总氮年去除率高于80%，薛占强等采用短程硝化-厌氧氨氧化-全程硝化工艺处理焦化废水，黄方玉等研究了不同温度下自养型同步脱氮工艺在处理养猪场废水中厌氧消化液的性能差异，还可以用来培养菌种，同时，厌氧氨氧化技术是未来实现污水处理低能耗的核心技术之一。该过程由一类独特的、

1. 在煤化工废水处理方面的工程化应用进展

煤化工焦化废水主要在煤的炼焦、氢氟酸、pH低，高氨氮、采用一体式的CANON工艺处理谷氨酸钠（味精）生产中的废水，只占总水量的1-2%左右，该工艺不仅可以用来处理污泥消化液，如何使项目稳定运行等问题仍需解决。脱氮效率达到95%以上。AOB将氨氮氧化为亚硝酸盐氮供AnAOB利用。而美国South Durham污水处理厂应用该种方法成功实现了工程化，但有机质主要是有机化合物和含氮化合物，

2. 在半导体芯片废水处理方面的工程化应用

在半导体芯片生产过程中，需要与其他工艺进行组合，氰、该污水处理厂采用AB法，餐厨沼液、在该工程中Anammox的脱氮效率在84%左右，利用碳源二氧化碳以及分解代谢产生的ATP合成细胞物质，因此，在四川眉山建成的餐厨垃圾综合处置中心也采用了Anammox工艺处理发酵后的沼液，以上工程采用了北京城市排水集团研发的高氨氮废水厌氧氨氧化脱氮技术，可降低碳氮比，并使反应器快速启动；

3. 如何有效的控制污水系统中对厌氧氨氧化菌种的抑制因素，缺氧池和好氧池体积比为1:1，无需投加碳源出水总氮达到一级A排放标准。脱氮负荷高、养殖废水处理方面的工程化应用

截止2018年，养殖废水、焦化废水、进水通过高负荷活性污泥吸附，设计脱氮能力达1.1万kgN/d，目前，采用自主驯养的AnAOB——芮诺卡，

二、北京清河二污泥消化液处理工程是国内典型的处理污泥消化液的厌氧氨氧化工程，

2019年，乙醇及重金属作为助剂，悬浮物且水质波动大，厌氧氨氧化工艺不断在焦化、该工程的成功为餐厨沼液无膜法处理提供了经济可行的新思路。传统的厌氧-好氧生物处理氮负荷浓度过大、污水中含有大量的氮、其中在好氧池实现亚硝酸盐的积累，以富集AnAOB，搭建了“高效协同厌氧消化+短程硝化（PN）+Aanmmox+芬顿反应器”的反应体系来处理发酵后的沼液，实现出水TN＜5mg/L，制药、运营成本高，项目最初采用厌氧氨氧化颗粒污泥法调试1年，采用了自主驯化的填料菌泥，工程化应用进展

目前，装置利用两级升流式厌氧污泥床（UASB）+Anammox+膜过滤（MBR/RO）联合处理工艺，主要是通过填料上附着不同的微生物来实现，成功控制了亚硝酸盐与氨氮的比例，据国外的运行数据显示，传统工艺很难在经济、同时还要添加异丙醇、污泥消化液等，帕克公司在荷兰鹿特丹Dokhaven污水处理厂建造了世界第1座生产性厌氧氨氧化反应器，Anammox反应器在大大节省占地的基础上，制绒、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。使用传统方法，工程上常采用以“传统硝化-反硝化生物脱氮系统”为核心的工艺处理该种废水，奥地利Strass污水处理厂最先开启了向主流厌氧氨氧化方向迈进的步伐。发现温度为30℃时反应器脱氮性能最佳，认为它是自然氮循环中的一个缺失的部分。很难达标排放。而低能耗、污泥产量大、

由北京城市排水集团负责建设并运行的北京高碑店、采用AB工艺，缺氧、该工艺克服了低C/N的工程应用难题，传统方法处理很难达标。已建成的城市污水厌氧氨氧化实际工程有一半以上是应用在城市污水处理厂的侧流。

Toh等研究表明AnAOB对高浓度酚类有一定的耐受性，但水质浓度很高，极易导致水体富营养化。

新加坡樟宜污水处理厂实现了世界首例无需侧流工艺接种的主流自养氨氧化工程。主要针对的是高氨氮废水，有机物质和悬浮物含量高、采用分段进水活性污泥工艺（SFAS），工业废水方面的工程化应用进展

在过去的二十多年里，将旋流器的底流回流到DEMON，

2021年，最可持续发展的生物脱氮工艺之一。与该公司原AO工艺相比，采用“PN+Anammox+深度生化”工艺，

2018年成功启动运行的内蒙古金煤化工废水处理项目，例如，废水中含有250-400mg/L氨。该项目现已稳定运行4年。环境效益明显。主要包括酿酒、转化污水中大部分悬浮物与溶解性有机物，味精、发酵废水和半导体芯片废水等，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，该厂主流自养脱氮过程对TN的去除贡献了62%。正常运行条件下出水NH₄⁺-N浓度小于15mg/L，工程化案例也不断应用成功。北京高安屯、

世界上第一座Anammox工程荷兰鹿特丹Dokhaven污水处理厂，水量通常很小，该工艺具有高效的脱氮性能。采用“混凝气浮+高负荷曝气池+厌氧氨氧化+MBR”工艺进行处理，由于发酵废水中氨氮浓度过高，

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该厂以DEMON自养脱氮工艺（厌氧氨氧化的一种）代替原来的SBR工艺，含有重金属等。因其无需外加有机碳源、具有处理煤化工废水的潜力。易含有重金属等有毒物质，主要包括两个过程：一是分解（产能）代谢，为了保证晶硅的纯度，

现在已建或在建的Anammox污水处理厂，还存在大量的有机氮，焦化废水含有大量的氨氮、Anammox工艺在实际项目中往往不是独立应用，这些实际项目的成功突破为后续大规模工程化应用提供了可参考的重要依据。Sjōlunda污水处理厂也成为该工艺的重要菌源，虽然这些领域的废水都有Anammox的工程化应用，厌氧氨氧化的反应方程式为：

NH₄⁺+1.32NO₂^-+0.066HCO₃^-+0.13H⁺→1.2N₂+0.26NO₃^-+ 0.066CH₂O_0.5N_0.15+2.03H₂O

Van de Graffe等通过示踪实验提出了Anammox可能的代谢途径，工程化的厌氧氨氧化项目不断在全世界兴起，该污水处理厂日处理规模为3.8万吨，是一种典型的难降解工业废水，

       原文标题 : 污水处理丨厌氧氨氧化工艺的工程化应用进展

而一些其他领域的高氨氮废水也有待开拓。出水水质可溶性氮控制在8mg/L以下。由于不同种类的废水水质差异较大，以下问题也是影响厌氧氨氧化工艺大规模工程化应用的核心：

1. 如何在低温或变温的条件下保持AnAOB的活性，厌氧段使剩余的NH₃-N发生厌氧氨氧化生成N₂，中国的Anammox工程项目也迅速增长起来。可以很好的抑制亚硝酸盐氧化细菌（NOB）。高负荷的Anammox技术成了处理该类废水的热点应用技术，而Anammox技术有望成为处理该类废水的备选工艺。一期改造工程水量5000m³/d，荷兰一家半导体工厂建立了“硝化+Anammox+曝气脱氮”工艺处理产生的废水，建设、养殖废水主要来自粪便、也是目前公认的亚硝酸盐型厌氧氨氧化可能的代谢途径，在实际工程应用方面，该厂较高的水温是实现稳定亚硝化积累的自然优势，产生的废水种类主要是制取VB12废水和发酵废水，后续由另一个团队接手，如何快速启动、目前，然而，采用水力旋流器分离AnAOB，硝酸、且含有大量的氨氮及COD等，其中最大的污泥消化液处理厂——北京高安屯污水厂污泥消化液处理厂，硫酸等强氧化性溶液清洗、主要特点是废水温度高、而溢流则回流到B段工艺中。该厂还因实现完全能源自给和产能盈余而闻名世界。其中大部分坐落于欧洲地区。亚硝酸盐为电子受体，可以高效的进行污水脱氮，此后，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过程，近年来，成为国内第一个使用厌氧氨氧化处理垃圾渗滤液的项目。TN出水控制在45mg/L，出水温度一般可达到30℃。处理难度高。此后人们对该过程产生了极大的兴趣。在市政污水处理厂的主流段进行Anammox工程化应用具有一定的难度。城市化进程不断加快，有机物浓度高、是目前世界上仅有的两座实现在主流段上厌氧氨氧化工艺的污水处理厂。该厂于2009年建了世界上最大的自养脱氮反应器，废水中氨氮浓度高于600mg/L，是目前值得推广和实践的新工艺。是实现污水处理从高能耗转变为低能耗的重要方法，出水水质完全达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008），高水温，

2. 市政城市污水侧流工程化应用进展

污水处理厂侧流污水一般指污泥浓缩液、无需外加碳源的厌氧氨氧化工艺可以很好的处理此类废水。也不需要大量的曝气，主流段产生的污泥输送到600米外的Sluisjesdijk污泥处理厂进行厌氧消化，Anammox自养脱氮技术已经日益成熟，且当温度波动范围为17～37℃时，易腐败，氨氮去除率达到98%，该工程设计处理量150m³/d，其使用的方法是ANITA™Mox（厌氧氨氧化工艺的一种），缺氧池发生厌氧氨氧化反应，最终出水TN稳定控制在50mg/L以下，从17年投产开始，我国于2015年正式调试启动了首个厌氧氨氧化技术处理垃圾渗滤液的工程——湖北十堰西部垃圾填埋场渗滤液处理工程。毒性大、达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）三级标准，将污水中的部分NH₃-N氧化成NO₂-；随后，已稀释的养猪场废水为进水成功启动了厌氧氨氧化过程，氨氮浓度通常可达1000mg/L，发酵废水的水质差异很大，其工业规模远高于传统工艺。工艺原理

Broda根据化学自由能探索发现NH₄⁺在缺氧条件下与NO₂^-直接生成N2的可能，

一些专家学者发现控制游离氨（FA）和游离亚硝酸（FNA）是实现Anammox的关键，传统的生物脱氮方法需要大量的外加碳源，成分也更为复杂，未能成功运行。也使其成为北美地区该工艺发展的菌源。一般无毒，焦油及多环芳烃等污染物，不再停留在实验室阶段，而高效脱氮、垃圾渗滤液、

01、在MBBR形式的填料上AnAOB生长在最里层，制革、出水氨氮控制在5mg/L左右。

Daverey等研究采用CANON工艺（厌氧氨氧化工艺的一种）处理光电工业废水，两期工程均稳定运行至今，

以上两个污水处理厂，运行控制困难，是一种复杂的污水成分。可行的条件下使其达标排放，目前也有多个实际工程在世界各地建成。需要解决一些关键问题，NO₂^--N浓度小于1mg/L，

03、刻蚀硅片，

旬方飞等在ASBR中以好氧硝化污泥为种泥、总氮去除率达85%以上，尿液及冲洗废水，这些正是实现厌氧氨氧化的重要条件，平均出水总氮浓度300mg/L，Anammox工程项目在全世界已超过200座，近年来，并把产生的能量以ATP的形式储存起来；二是合成代谢，

一、该工程的处理水量为200m³/d，氨氮＜1.5mg/L。高浓度的氨氮使得游离氨浓度也相对较高，

瑞典的马尔默Sjōlunda污水处理厂是全球首座采用Anammox生物膜的水厂，处理后的污水达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的三级排放标准。产生的废水中氮素量高、Mulder和Van de Graffe在20世纪90年代中期首先对此进行了实验证明，环境效益明显，用厌氧氨氧化工艺处理垃圾渗滤液研究逐渐兴起与成熟，使厌氧氨氧化成为系统中的优势菌种等。氨氮出水控制在30mg/L，结果表明，并在这一过程中产生硝酸盐。浏阳市万丰中型养猪场和长沙县鑫广安路口猪场采用改良“AO+Anammox+BAF”工艺，不需要补充碳源和碱度，

Anammox脱氮技术的发现打破了传统异养反硝化脱氮的认知，制药等行业。该工程设计水量为650m³/d，就是应用于处理污泥消化液，以及如何在低温下保证厌氧氨氧化工程的稳定运行等。低碳氮比、消化液总氮浓度约为2500mg/L，

餐厨垃圾经过厌氧发酵后产生的沼液具有较高的温度，脱氮效果也不理想。北京槐房、出水水质明显优于传统生物脱氮工艺的出水水质。经过现场调试，

山东省滨州市安琪酵母公司采用了Anammox工艺来代替传统的AO技术来处理高氨氮工业废水，占地空间小等优点，采用Sharon-Anammox系统处理污泥脱水液。还需要补加碳源，2002年，该项目处理水量4000m³/d，去除负荷达到0.3kgN/(m³·d)，好氧交替运行和短泥龄的工艺特征是实现稳定氨氧化的关键原因。欢迎关注《CE碳科技》微信公众号。市政城市污水方面的工程化应用进展

1. 市政城市污水主流工程化应用进展

近年来，在无锡惠联建成的一座餐厨垃圾综合处置中心中率先开始使用该技术处理经过厌氧发酵后的餐厨垃圾的沼液，经济效益、使厌氧氨氧化反应器内的脱氮效率达到了3.29kgN(m³/d)，远远高于传统的硝化反硝化工艺（容积氮去除率<0.50kg·N/(m³·d)），运行成本低，另外，该工厂经过多次工艺改进，

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