新型氨氧化污水處理技術及應用

第1章概論1
1.1國內外污水生物脫氮技術的研究現狀1
1.1.1傳統硝化-反硝化生物脫氮1
1.1.2短程硝化-反硝化生物脫氮5
1.1.3同步硝化-反硝化（SND）生物脫氮8
1.1.4短程硝化-厭氧氨氧化（Anammox）生物脫氮10
1.1.5電極生物膜法脫氮13
1.1.6人工濕地法15
1.2目前污水生物脫氮技術存在的問題18

第2章亞硝酸鹽型厭氧氨氧化處理技術的原理和工藝24
2.1亞硝酸鹽型厭氧氨氧化的原理25
2.2厭氧氨氧化菌的生態分佈及多樣性30
2.2.1厭氧氨氧化菌的生態分佈30
2.2.2厭氧氨氧化菌的多樣性30
2.3亞硝酸鹽型厭氧氨氧化的影響因素36
2.3.1光和溫度36
2.3.2pH值37
2.3.3溶解氧37
2.3.4有機碳源38
2.3.5基質39
2.3.6磷酸鹽40
2.3.7重金屬41
2.3.8鹽度41
2.3.9污泥回流比42
2.3.10污泥齡43

第3章硫酸鹽型厭氧氨氧化處理技術的原理和工藝45
3.1硫酸鹽型厭氧氨氧化處理技術的原理和產生條件45
3.1.1硫酸鹽型厭氧氨氧化處理技術的基本原理46
3.1.2硫酸鹽型厭氧氨氧化處理技術的產生條件48
3.1.3硫酸鹽型厭氧氨氧化處理技術工藝50
3.2硫酸鹽型厭氧氨氧化菌的生態分佈及多樣性59
3.2.1硫酸鹽型厭氧氨氧化菌的生態分佈59
3.2.2硫酸鹽型厭氧氨氧化菌的多樣性61
3.3硫酸鹽型厭氧氨氧化的影響因素以及實際工程應用63
3.3.1硫酸鹽型厭氧氨氧化的影響因素63
3.3.2硫酸鹽型厭氧氨氧化的實際工程應用分析69

第4章鐵離子型厭氧氨氧化（Feammox）的原理和工藝70
4.1Feammox原理和產生條件70
4.1.1Feammox原理70
4.1.2Feammox產生條件73
4.2Feammox菌的分佈和多樣性76
4.2.1Feammox中鐵還原菌的研究歷程76
4.2.2不同環境中鐵還原性細菌的多樣性78
4.2.3AcidimicrobiaceaebacteriumA6發現及機理82
4.3Feammox影響因素及實際工程應用82
4.3.1Feammox影響因素82
4.3.2Feammox實際工程適用性研究88

第5章典型厭氧氨氧化處理技術實例90
5.1亞硝酸鹽型厭氧氨氧化實際工程應用90
5.1.1工程實例——荷蘭鹿特丹的DOKHAVEN汙水處理廠91
5.1.2奧地利Strass水廠100
5.1.3新加坡再生水廠改造106
5.1.4瑞典sjlunda污水廠115
5.1.5厭氧氨氧化工程實例——湖北十堰西部垃圾填埋場滲濾液自養脫氮115
5.2Feammox研究實例116
5.2.1鐵還原條件下氨氧化富集培養基的培養116
5.2.2影響AcidimicrobiaceaebacteriumA6菌存在及脫銨的環境因素117
5.2.3Acidimicrobiaceaesp.A6分離與特徵118
5.2.4厭氧氨氧化與人工濕地中鐵還原的耦合研究119
5.2.5Feammox與NAFO耦合119
5.2.6蒽醌-2,6-二磺酸鹽（AQDS）促進作用121
5.3工程適用性展望122

附錄125
附錄一《地表水環境品質標準》（GB3838—2002）125
附錄二《城鎮汙水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）138

參考文獻151

厭氧氨氧化（anaerobicammoniumoxidation，Anammox）反應是指在厭氧或者缺氧條件下，厭氧氨氧化微生物以NO-2-N為電子受體，氧化NH+4-N為氮氣的生物過程。相比傳統硝化-反硝化工藝，該過程可降低50%的曝氣量、100%的有機碳源以及90%的運行費用，且污泥產率低，以厭氧氨氧化為主體的汙水處理工藝的研究和開發，給目前汙水處理界面臨的低碳氮比廢水脫氮難、能耗高、污泥產量大等問題帶來了曙光。

氨氧化反應過程對於環境系統中氮素迴圈有著尤為重要的影響，厭氧氨氧化雖然具有良好的脫氮效率，但僅停留于高氨氮、低有機物廢水的處理，如垃圾滲濾液、污泥消化液及污泥脫水液、味精廢水、養殖廢水等。隨著對Anammox菌研究的不斷深入，人們發現Anammox菌除了能夠以銨鹽和亞硝酸鹽為電子供體和電子受體外，還能以有機物（如乙酸、丙酸）為電子供體，以硫酸鹽為電子受體（硫酸鹽型厭氧氨氧化），並且能夠參與完全不同的反應途徑，例如異化硝酸鹽還原為銨鹽（DNRA）和將羥胺歧化為氮氣和銨鹽。與此同時，厭氧氨氧化耦合異化鐵還原過程（鐵離子型氨氧化）進一步拓展了氨氧化工藝領域，而在微生物生態學領域，鐵離子型氨氧化過程作為一種新型的觀點，是地球生態系統氮素迴圈的重要途徑，這種觀點對於理解地球化學元素諸如驅動地球上微小動植物生長的氮和鐵的迴圈有重要作用。

本書結合氨氧化過程電子轉移原理，重點對亞硝酸鹽型厭氧氨氧化、硫酸鹽型型氨氧化、鐵離子型型氨氧化等的反應機理、微生物群落、影響因素、工程適用性分析等進行了詳細闡述。氨氧化工藝的發展對於氮素在環境系統中的迴圈起著至關重要的作用，對於緩解水環境的氮污染具有重要作用，因此本書結合現有的氨氧化研究成果，進一步明確了氨氧化的研究方向和應用前景。

編著者
2019.5