一體化生物脫氮技術(shù)研究進(jìn)展

張宗和，鄭平，厲巍，張萌

（浙江大學(xué)環(huán)境工程系，浙江 杭州 310058）

《“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案》和《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》實(shí)施后，氮素污染控制成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。根據(jù)《中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)》[1]，2013年我國(guó)氨氮排放量雖比上一年減少3.1%，但仍高達(dá)245.7 萬(wàn)噸。高氨氮廢水的肆意排放所致的湖泊“水華”及近?！俺喑薄鳖l頻發(fā)生，危及農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、旅游業(yè)等諸多行業(yè)，并對(duì)飲水衛(wèi)生和食品安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。由此可見(jiàn)，廢水氮素污染的控制迫在眉睫，刻不容緩。

在廢水脫氮中，生物脫氮是最為經(jīng)濟(jì)有效的處理技術(shù)。經(jīng)過(guò)各國(guó)環(huán)境工作者的協(xié)同努力，近二十年中涌現(xiàn)了一批高效廢水生物脫氮技術(shù)，其中一體化生物脫氮技術(shù)備受關(guān)注。一體化生物脫氮技術(shù)即在一個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)中通過(guò)硝化、短程硝化、反硝化、厭氧氨氧化等基本單元的組合實(shí)現(xiàn)氮素污染物脫除的方法手段。同步硝化-反硝化 （simultaneous nitrification and denitrification，SND）工藝[2-6]、短程硝化-反硝化（single reactor high activity ammonia removal over nitrite，SHARON）工藝[7-11]和基于亞硝氮的全自養(yǎng)型生物脫氮（completely autotrophic nitrogen removal over nitrite，CANON）工藝[12-17]是3 種典型的一體化生物脫氮技術(shù)。本文擬就其原理、特征、效能、應(yīng)用作逐一分析評(píng)述，以期為該技術(shù)的深度研發(fā)及推廣應(yīng)用提供借鑒。

1 SND 工藝

1.1 SND 工藝的原理

SND 工藝的原理是利用硝化細(xì)菌將氨氧化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，再利用反硝化細(xì)菌將硝酸鹽和亞硝酸鹽還原為氮?dú)猓ㄟ^(guò)氮素污染物的生物氣化而實(shí)現(xiàn)廢水脫氮。

氨氧化反應(yīng)

亞硝酸氧化反應(yīng)

亞硝酸還原反應(yīng)

硝酸鹽還原反應(yīng)

SND 工藝的具體工作機(jī)理尚未定論，目前存在多種觀點(diǎn)，主要有宏觀環(huán)境理論、微環(huán)境理論和微生物學(xué)理論。

宏觀環(huán)境理論從生物反應(yīng)器內(nèi)的宏觀環(huán)境來(lái)考察SND 的條件，認(rèn)為反應(yīng)器內(nèi)氧氣分布不均勻，同時(shí)存在好氧、缺氧、厭氧區(qū)域，可為各脫氮功能菌提供生境，并為其協(xié)同進(jìn)行SND 反應(yīng)創(chuàng)造條件[18]。該理論比較通俗，但不夠深入。

微環(huán)境理論從物質(zhì)擴(kuò)散阻力的角度來(lái)解釋SND 現(xiàn)象，符合反應(yīng)工程學(xué)原理，目前被普遍接受。該理論認(rèn)為，水中氧氣溶解度（DO）相對(duì)較低，DO 易成為整個(gè)脫氮過(guò)程的瓶頸因子。在生物反應(yīng)器中，功能菌常以絮體、生物膜、顆粒污泥等團(tuán)聚體形態(tài)存在，DO 擴(kuò)散進(jìn)入微生物團(tuán)聚體時(shí)，因受傳遞阻力而產(chǎn)生DO 濃度梯度，在團(tuán)聚體內(nèi)形成不同的微環(huán)境。微生物團(tuán)聚體外層DO 濃度較高，進(jìn)行好氧生物反應(yīng)；微生物團(tuán)聚體內(nèi)層DO 濃度較低或消失，進(jìn)行缺氧或厭氧生物反應(yīng)；微域間功能菌的協(xié)同作用推動(dòng)SND 過(guò)程。

微生物學(xué)理論從微生物種群的角度來(lái)探析SND 現(xiàn)象。Robertson 等[19]認(rèn)為，一些異養(yǎng)硝化好氧反硝化菌能在微氧條件下將氨氮轉(zhuǎn)化為氣態(tài)產(chǎn)物。例如，Pseudomonas sp.、Alcaligenes facialis、Thiosphaera pantotropha[20]（現(xiàn)改名為Paracoccus pantotropha）既是異養(yǎng)硝化菌，也是好氧反硝化菌，能同時(shí)完成硝化和反硝化作用[21]。該理論基礎(chǔ)較深，但普適性有待驗(yàn)證。

1.2 SND 工藝的特征及效能

SND 工藝的主要特征是將硝化和反硝化反應(yīng)置于同一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)完成。由于硝化和反硝化菌的生理要求不同，過(guò)程控制上需兼顧各功能菌的生長(zhǎng)和反應(yīng)條件。例如，硝化細(xì)菌是好氧菌，需要氧氣進(jìn)行氨和亞硝酸鹽的氧化反應(yīng)；反硝化菌是厭氧菌，氧氣對(duì)硝酸鹽還原具有抑制作用；硝化細(xì)菌是自養(yǎng)菌，無(wú)需有機(jī)物作為碳源；反硝化菌則大多為異養(yǎng)菌，需要有機(jī)物作為反硝化作用的電子供體；有機(jī)物和氧氣對(duì)硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌可產(chǎn)生完全相反的效應(yīng)。文獻(xiàn)報(bào)道的SND 工藝效能匯總于表1。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)SND 的實(shí)現(xiàn)條件及SND 工藝的控制參數(shù)進(jìn)行了大量研究。研究結(jié)果表明，SND 工藝的關(guān)鍵控制參數(shù)主要有：溶解氧（DO）、酸堿度（pH 值）、碳氮比（C/N）。此外，溫度、水力停留時(shí)間（HRT）、污泥齡（SRT）、污泥濃度（MLSS）等也影響SND 效能。

表1 SND 工藝的效能

DO 濃度過(guò)低，會(huì)影響微生物團(tuán)聚體外部好氧區(qū)的硝化反應(yīng)，由于硝化反應(yīng)的產(chǎn)物是反硝化反應(yīng)的基質(zhì)，故會(huì)進(jìn)一步影響團(tuán)聚體內(nèi)部厭氧區(qū)的反硝化反應(yīng)。DO 濃度過(guò)高，團(tuán)聚體完全透氧，反硝化菌受到抑制。在SND 工藝中，控制合適的DO 濃度有利于微生物團(tuán)聚體形成DO 濃度梯度，形成功能菌生長(zhǎng)和反應(yīng)所需的微環(huán)境。

pH 值過(guò)低或者過(guò)高會(huì)影響SND 功能菌的生理性能，氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌的適宜pH 值分別為7.5～8.0 和6.5～7.5，反硝化菌的適宜pH 值為7.0～8.5。反硝化過(guò)程是一個(gè)序列酶促反應(yīng)，由于各酶的適宜pH 值不同，環(huán)境pH 值會(huì)影響反硝化的最終產(chǎn)物，當(dāng)pH 值超過(guò)7.3 時(shí)，最終產(chǎn)物為N2；反之，最終產(chǎn)物則為N2O[27]。在SND 工藝中，理論上硝化反應(yīng)氧化1g 氨氮消耗7.15g 堿度（以CaCO3計(jì)），反硝化反應(yīng)還原1g 硝氮或亞硝氮產(chǎn)生3.57g堿度（以CaCO3計(jì)），硝化與反硝化作用對(duì)脫氮系統(tǒng)的堿度有一定的平衡能力。

有機(jī)碳源是反硝化菌進(jìn)行反硝化反應(yīng)的電子供體，同時(shí)也是異養(yǎng)型好氧菌的呼吸基質(zhì)。C/N 比過(guò)低，反硝化菌會(huì)因不能獲得充足碳源而影響反硝化反應(yīng)；C/N 比過(guò)高，異養(yǎng)型好氧菌會(huì)利用有機(jī)物而與硝化菌競(jìng)爭(zhēng)氧氣，影響硝化反應(yīng)。合適的C/N 比以及有機(jī)碳源的適時(shí)適位供給對(duì)SND 的順利進(jìn)行至關(guān)重要。

綜合所見(jiàn)的文獻(xiàn)報(bào)道[2-6，22-26，28-33]，SND 工藝各參數(shù)的適宜值為：DO 濃度為1.0～2.0mg/L；pH值為7.5 左右；C/N 為(5∶1)～(10∶1)；溫度為18～22℃之間；HRT 為 5～8h；MLSS 為 3000～5000mg/L。在生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中，SND 工藝仍在不斷優(yōu)化，控制參數(shù)也在不斷調(diào)整。

1.3 SND 工藝的應(yīng)用

目前，SND 工藝已逐漸從實(shí)驗(yàn)室小試過(guò)渡至現(xiàn)場(chǎng)中試和工業(yè)化應(yīng)用。在荷蘭、丹麥、德國(guó)等國(guó)家，SND 工藝已應(yīng)用于污水處理廠，且取得了較好的處理效果。所應(yīng)用的SND 工藝裝置主要有氧化溝、生物轉(zhuǎn)盤、生物濾池、序批式反應(yīng)器、膜生物反應(yīng)器等。應(yīng)用SND 工藝處理的廢水種類主要有高氨豆制品廢水[34]、醫(yī)藥化工廢水[22]、味精廢水等[35]。但是，SND 工藝復(fù)雜多樣的控制參數(shù)使其過(guò)程控制有一定難度，并且工程應(yīng)用的容積負(fù)荷低于0.5kg/(m3·d)氮。因此，優(yōu)化SND 工藝的控制參數(shù)并提高其脫氮的容積效能已成為亟待深入研究的方向。

2 SHARON 工藝

2.1 SHARON 工藝的原理

SHARON 工藝的原理是利用氨氧化菌將氨氧化成亞硝酸，再利用反硝化菌將亞硝酸還原成氮?dú)狻?/p>

氨氧化反應(yīng)

亞硝酸還原反應(yīng)

亞硝酸氧化反應(yīng)

由式（5）可知，氨氧化反應(yīng)是一個(gè)致酸反應(yīng)，每氧化1mol 氨氮產(chǎn)生2mol 質(zhì)子，相當(dāng)于1g 氨氮消耗7.14g 堿度（以碳酸鈣計(jì)）。氨氧化菌（主要是氨氧化細(xì)菌）是嗜中性或嗜堿性微生物，最適pH值為7.5～8.0。要使氨氧化反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，必須中和產(chǎn)生的質(zhì)子，維持反應(yīng)液pH 值的穩(wěn)定。

由式（6）可知，亞硝酸還原反應(yīng)是一個(gè)致堿反應(yīng)，每還原1mol 亞硝氮產(chǎn)生0.5mol 氫氧根離子和0.5mol 碳酸氫根離子，相當(dāng)于1g 亞硝氮產(chǎn)生3.57g堿度（以碳酸鈣計(jì)）。反硝化菌（主要是反硝化細(xì)菌）是嗜堿性微生物，最適pH 值為7.0～8.5。要使亞硝酸還原反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，必須中和產(chǎn)生的氫氧根離子，維持反應(yīng)液pH 值的穩(wěn)定。

由式（7）可知，氨氧化反應(yīng)可后續(xù)亞硝酸氧化反應(yīng)，并由這兩個(gè)反應(yīng)構(gòu)成自然界的硝化過(guò)程。由于氨氧化菌的產(chǎn)物亞硝酸是亞硝酸氧化菌的基質(zhì)，亞硝酸氧化菌利用亞硝酸既可解除亞硝酸的酸性危害，也可解除亞硝酸的生物毒害，因此兩種功能菌通常生長(zhǎng)在一起，彼此之間很難分開(kāi)。SHARON 工藝的實(shí)現(xiàn)需利用氨氧化菌和亞硝酸氧化菌生理特性（基質(zhì)效應(yīng)、DO 效應(yīng)、溫度效應(yīng)等）的差異，并利用反應(yīng)器的淘選能力實(shí)現(xiàn)對(duì)氨氧化菌的持留、對(duì)亞硝酸氧化菌的淘汰。

2.2 SHARON 工藝的特征及效能

從短程硝化-反硝化過(guò)程實(shí)施空間的角度看，短程硝化-反硝化技術(shù)可分為兩種類型。一種類型是在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行氨氧化反應(yīng)，在另一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行亞硝酸還原反應(yīng)；另一種類型是在同一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行氨氧化反應(yīng)與亞硝酸還原反應(yīng)。后者成為SHARON 工藝的一大特征，從空間上為反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)內(nèi)部酸堿平衡創(chuàng)造了條件[7]。

從短程硝化-反硝化過(guò)程的角度看，短程硝化-反硝化技術(shù)又可分為兩種類型。一種類型是先進(jìn)行氨氧化反應(yīng)，再進(jìn)行亞硝酸還原反應(yīng)；另一種類型是氨氧化反應(yīng)與亞硝酸還原反應(yīng)交替進(jìn)行。后者成為SHARON 工藝的另一大特征，從時(shí)間上為反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)內(nèi)部酸堿平衡創(chuàng)造了條件[7]。

在SHARON 工藝中，氨氧化反應(yīng)與亞硝酸還原反應(yīng)在同一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。氨氧化菌與亞硝酸氧化菌均為好氧自養(yǎng)菌，需要氧氣進(jìn)行反應(yīng)，氨氧化菌生長(zhǎng)的最適pH 值為7.0～8.5，溫度為20～30℃；亞硝酸氧化菌生長(zhǎng)的最適pH 值為6.5～7.5，溫度為15～30℃；亞硝酸還原菌是厭氧異養(yǎng)菌，需要有機(jī)物提供反硝化的電子供體，其最適生長(zhǎng)pH值為7.0～8.5，溫度為25～35℃；由反應(yīng)式（5）和式（6）可知，亞硝酸還原反應(yīng)產(chǎn)生的堿度可部分補(bǔ)償氨氧化反應(yīng)所消耗的堿度，若按化學(xué)當(dāng)量計(jì)算，整個(gè)脫氮過(guò)程為致酸過(guò)程，需通過(guò)調(diào)控氨氧化反應(yīng)和亞硝酸還原反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間來(lái)維持反應(yīng)體系pH值的穩(wěn)定。故在兼顧氨氧化菌和亞硝酸還原菌生理及其生物反應(yīng)條件的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)氨氧化菌的持留、對(duì)亞硝酸氧化菌的淘汰，需嚴(yán)格調(diào)控反應(yīng)器的操作 參數(shù)。

SHARON 工藝的效能如表2 所示。

表2 SHARON 工藝的效能

SHARON 工藝的關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)主要有：溫度、pH 值、DO、泥齡、負(fù)荷。綜合國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道 值[7-11，35-43]，SHARON 工藝的適宜操作溫度為30～35℃；適宜pH 值為7.4～8.3；適宜DO 濃度為1.0～1.5mg/L，供氧方式可采用間歇曝氣；適宜泥齡為1～2.5 天；適宜污泥（以VSS 計(jì)）氨負(fù)荷為0.02～1.67kg/(kg·d)。在SHARON 反應(yīng)器小試中，控制溫度為35℃，HRT 為1.5 天，反應(yīng)器以“硝化-反硝化-硝化”的方式交替運(yùn)行，循環(huán)周期為2h（其中曝氣80min，缺氧40min），該反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定，氨氮去除率保持在80%～85%。在Dokhaven 污水處理廠的生產(chǎn)應(yīng)用中，氨氮的年平均去除率保持在85%左右，TKN 濃度和氨濃度分別從7.5mg/L 和6.2mg/L 降低到3.8mg/L 和2.2mg/L，總氮排放量減少近50%[41]。

2.3 SHARON 工藝的應(yīng)用

目前，國(guó)內(nèi)SHARON 工藝主要停留在實(shí)驗(yàn)室階段，而國(guó)外則已走向工業(yè)化應(yīng)用，例如荷蘭鹿特丹Dokhaven 污水處理廠和Utrecht 污水處理廠即應(yīng)用了SHARON 工藝。SHARON 工藝的裝置形式主要有CSTR、SBR、SBBR、生物濾池等。SHARON工藝所處理的廢水種類主要為厭氧消化污泥分離液、垃圾滲濾液、焦化廢水等高氨廢水。但是，SHARON 工藝的運(yùn)行條件（如高溫、高氨氮質(zhì)量濃度）限制了工藝的推廣應(yīng)用，要將該工藝應(yīng)用于低溫、低氨氮濃度的城市污水，尚有待進(jìn)一步研究。

3 CANON 工藝

3.1 CANON 工藝的原理

CANON 工藝是基于亞硝酸鹽的全自養(yǎng)型生物脫氮工藝，它以短程硝化為前提，以厭氧氨氧化（ANAMMOX）技術(shù)為核心，在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)。目前普遍接受的微生物學(xué)原理是利用氨氧化細(xì)菌（AOB）和厭氧氨氧化菌（AAOB）的協(xié)同作用把氨轉(zhuǎn)化為氮?dú)狻?/p>

氨氧化反應(yīng)

ANAMMOX

CANON

由式（8）可知，AOB 通過(guò)氨氧化反應(yīng)消耗反應(yīng)體系中的溶解氧（DO）并將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，一方面為 AAOB 創(chuàng)造缺氧環(huán)境，另一方面為ANAMMOX 提供基質(zhì)。

3.2 CANON 工藝的特征及效能

由于CANON 工藝中的功能菌AOB 和AAOB均可利用CO2作為唯一碳源（無(wú)需外加有機(jī)物），因此特別適合處理低碳氮比含氨廢水甚至無(wú)機(jī)含氨廢水，全自養(yǎng)脫氮是該工藝的一大特征。

由于AOB 需要氧氣將氨氮氧化成亞硝氮，而AAOB 嚴(yán)格厭氧，對(duì)O2敏感，因此必須控制DO濃度，在低氧條件下實(shí)現(xiàn)CANON 工藝。在低DO濃度下，AOB 可耗盡DO，為AAOB 創(chuàng)造缺氧環(huán)境，使AAOB 將氨氮和亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化成氮?dú)?；由于AOB對(duì)DO 的親和力強(qiáng)于NOB，低DO 濃度可以抑制NOB 生長(zhǎng)[44]。限氧運(yùn)行是CANON 工藝的另一大特征。

由于ANAMMOX 按照NH4+∶NO2-=1∶1.32的化學(xué)計(jì)量關(guān)系進(jìn)行，對(duì)于SHARON-ANAMMOX聯(lián)合工藝，前置短程硝化階段需將亞硝酸積累率控制在50%左右，為后續(xù)ANAMMOX 提供比例合適的氨氮和亞硝氮。對(duì)于CANON 工藝，氨氧化反應(yīng)和ANAMMOX 在同一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)完成，亞硝酸鹽邊產(chǎn)生邊利用，避免了亞硝酸鹽積累所引發(fā)的生物毒性，解決了基質(zhì)比例的調(diào)控困難，這是該工藝的又一大特征。

與傳統(tǒng)脫氮工藝相比，CANON 工藝具有顯著優(yōu)勢(shì)。然而，該工藝也有亟待解決的問(wèn)題。AOB 和AAOB 均為自養(yǎng)菌，其生長(zhǎng)速度慢，倍增時(shí)間長(zhǎng)（AOB 倍增時(shí)間長(zhǎng)達(dá)8 天，AAOB 的倍增時(shí)間長(zhǎng)達(dá)11 天），因此要求反應(yīng)器具有高效的污泥持留能力。氨氧化反應(yīng)以O(shè)2為電子受體、NH4+為電子供體；亞硝酸氧化反應(yīng)以O(shè)2為電子受體、NO2-為電子供體；ANAMMOX 反應(yīng)則以NO2-為電子受體、NH4+為電子供體；在反應(yīng)系統(tǒng)中，AOB 與AAOB 競(jìng)爭(zhēng)基質(zhì)NH4+，AOB 與NOB 競(jìng)爭(zhēng)基質(zhì)O2，AAOB 與NOB 競(jìng)爭(zhēng)基質(zhì)NO2-。反應(yīng)體系中存在有機(jī)物時(shí)，異養(yǎng)型好氧菌以O(shè)2為電子受體、有機(jī)物為電子供體進(jìn)行好氧呼吸；反硝化菌則以NO2-為電子受體、有機(jī)物為電子供體進(jìn)行反硝化反應(yīng)，有機(jī)物對(duì)氧的競(jìng)爭(zhēng)會(huì)抑制AOB 活性，有機(jī)物對(duì)亞硝氮的競(jìng)爭(zhēng)則會(huì)抑制AAOB 活性。另外，AAOB 嚴(yán)格厭氧，對(duì)O2的敏感程度較高，而O2對(duì)于AOB 而言不可或缺，因此反應(yīng)器需限氧運(yùn)行；亞硝酸鹽的積累對(duì)AAOB具有抑制作用，亞硝氮抑制AAOB 活性的閥值為400mg/L[45]；氨氮濃度小于1000mg/L 時(shí)，AAOB不受抑制，但高氨氮濃度也會(huì)抑制AOB 和AAOB活性[46]。

CANON 工藝的效能如表3 所示。

CANON 工藝的控制參數(shù)主要有溫度、pH 值、DO、游離氨。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)CANON 工藝的控制參數(shù)及其性能進(jìn)行了大量研究。宮正等[48]使用包裹無(wú)紡布的多微孔炭管運(yùn)試了CANON-MABR 反應(yīng)器（有效容積4L），在溫度35℃、pH 值為7.9、HRT為6h、膜內(nèi)壓力為0.015MPa、氨氮為（200±10）mg/L 的條件下，氨氮轉(zhuǎn)化率達(dá)到88.7%，出水TN平均為48.65mg/L，TN 去除率達(dá)到83.77%。孟了等[50]試驗(yàn)了CANON-SBR 反應(yīng)器處理垃圾滲濾液的性能，當(dāng)進(jìn)水氨氮＜800mg/L，氨氮負(fù)荷＜0.46g/（L·d）時(shí)，將DO 控制在1mg/L 左右，氨氮和TN去除率分別達(dá) 95%和 90%。Ahn 等[51]試驗(yàn)了CANON 上流式污泥床反應(yīng)器處理消化污泥壓濾液（氨氮為438mg/L）的性能，在DO 為5.6～6.5 mg/L、HRT 為7～8 天時(shí)，TN 去除率為95%。

表3 CANON 工藝的效能

綜合各文獻(xiàn)報(bào)道[12-17，44-51]，CANON 工藝的適宜操作溫度為30℃左右；適宜pH 值為8.0 左右；適宜DO 濃度為0.5～1.5mg/L，尤以0.8～1.0mg/L為最佳。一般認(rèn)為，維持較高的游離氨濃度有助于淘汰NOB，在反應(yīng)器內(nèi)建立以AOB 和AAOB 為主的菌群結(jié)構(gòu)。

3.3 CANON 工藝的應(yīng)用

目前，CANON 工藝主要停留在小試、中試階段，也有工業(yè)化應(yīng)用。部分工程應(yīng)用實(shí)例見(jiàn)表4[52]。CANON 工藝的裝置形式主要有氧化溝、生物轉(zhuǎn)盤、序批式反應(yīng)器、膜生物反應(yīng)器、顆粒污泥床等。CANON 工藝所處理的廢水種類主要為模擬廢水、厭氧消化污泥壓濾液、垃圾滲濾液、畜牧養(yǎng)殖場(chǎng)的廢水等。困擾CANON 工藝應(yīng)用的主要問(wèn)題是運(yùn)行性能不穩(wěn)定，并對(duì)低溫及有機(jī)物敏感。

表4 國(guó)內(nèi)外應(yīng)用CANON 工藝的工程應(yīng)用實(shí)例

4 結(jié) 語(yǔ)

SND 工藝、SHARON 工藝和CANON 工藝3種典型一體化生物脫氮技術(shù)均能實(shí)現(xiàn)水體氮素污染物脫除的功能，現(xiàn)已有成功應(yīng)用的工程實(shí)例。與傳統(tǒng)工藝相比，其顯著的優(yōu)勢(shì)是：①硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)、氨氧化反應(yīng)和亞硝酸還原反應(yīng)、氨氧化反應(yīng)和厭氧氨氧化反應(yīng)置于一個(gè)反應(yīng)器中實(shí)施，縮短了工藝流程；②不同功能菌的生長(zhǎng)和反應(yīng)置于同一反應(yīng)系統(tǒng)中實(shí)施，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)操作；③容積效能顯著高于傳統(tǒng)工藝，減小了占地面積；④硝化和短程硝化為產(chǎn)酸過(guò)程，而反硝化和厭氧氨氧化過(guò)程中產(chǎn)生的堿度可調(diào)控反應(yīng)系統(tǒng)的酸堿平衡，減少了堿度投加量，降低了運(yùn)行成本。但SND 工藝和SHARON工藝所依托的反硝化菌為異養(yǎng)型微生物，故需要外加碳源維持脫氮系統(tǒng)的運(yùn)行，而CANON 工藝中氨氧化菌和厭氧氨氧化菌均為自養(yǎng)型微生物，其經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)無(wú)與倫比。因此，一體化自養(yǎng)型生物脫氮工藝的研發(fā)將成為一體化生物脫氮技術(shù)研究的熱點(diǎn)。今后，一體化自養(yǎng)生物脫氮工藝的研究可著重于：①篩選、富集培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)（高效、耐受性強(qiáng)）菌種；②研發(fā)新型高效一體化生物脫氮反應(yīng)器；③優(yōu)化一體化生物脫氮系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)和操作條件。

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