城市污水生物脱氮技术变革:厌氧氨氧化的研究与实践新进展

作     者：杜睿 彭永臻 DU Rui;PENG YongZhen

作者机构：城镇污水深度处理与资源化利用技术国家工程实验室北京100124 北京工业大学环境与生命学部北京100124 

出 版 物：《中国科学：技术科学》 (Scientia Sinica(Technologica))

年 卷 期：2022年第52卷第3期

页      面：389-402页

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:22006003) 北京市自然科学基金(编号:8204056)资助项目。 

主　　题：城市污水处理 生物脱氮 富营养化 厌氧氨氧化 短程反硝化 短程硝化 

摘      要：氮、磷营养素过度排放诱发的水体富营养化是当前全球性水污染问题,污水脱氮除磷势在必行.传统硝化/反硝化是最主要技术手段,而随着世界各国污水排放标准愈加严格,传统脱氮工艺效率不足、能耗巨大及其带来的二次污染问题日益凸显,经济、高效与可持续的处理技术已成为污水处理领域的迫切需求.20世纪90年代发现的厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,Anammox)工艺无需曝气与有机碳源,是目前最经济高效的污水脱氮技术.然而,该工艺至今未在城市污水处理中实现规模化应用,其长期面临的瓶颈问题为反应基质亚硝态氮(NO_(2)^(−))难以稳定获取.短程反硝化(partial denitrification,PD)为破解上述难题提供了全新思路.我国学者在短程反硝化过程的发现、工艺研发与微生物学机理等方面率先开展探究与实践.基于短程反硝化与厌氧氨氧化协同耦合的新技术,为城市污水低碳高效脱氮开辟了新途径,已成为本领域研究热点和前沿.将城市污水与含硝态氮(NO_(3)^(−))废水同步处理时,该技术与传统硝化/反硝化相比,节省100%曝气能耗和80%有机碳源,大大减少剩余污泥产量与温室气体(CO_(2),N_(2)O)排放;基于短程反硝化的Anammox工艺受基质浓度、温度等环境因素影响小,且突破了Anammox理论脱氮效率上限(89%),理论上可达到100%,在实际工程中具有重要的研究意义与应用价值.