焦点提醒：高氨氮无机废水深度处置新利器：SCONDA 工艺 SimultaneousCarbonOxidation, partialNitritation,Denitritation andAnammox)，该工艺无机连系了短程硝化-反硝化-Anammox等异养与自养脱氮进程，可实现高浓度含氨无机废水的一步式高效处置，相干功效已颁发在Bioresource Technology、Chemosphere等，无望为该范畴供给一种经济高效、普适性强的新型脱氮处置手艺，利用前景广漠。

高氨氮无机废水深度处置新利器：SCONDAⓇ工艺

来历：情况纵横作者：周鑫

跟着我国经济社会快速成长，焦化、化工、石油、屠宰、制药、养殖、垃圾填埋等重点行业成长敏捷，但同时也排放出了年夜量废水。这些废水常具有污染物（COD、氨氮、无机氮）浓度高、可生化性差等特点。最近几年来，跟着《水污染防治步履打算》（水十条）的发布，对这些重点行业排放废水的深度处置提出了更严苛的要求。但是，利用在含氮无机废水处置的保守硝化-反硝化脱氮工艺，常具有着总氮去除率低、能耗高、药耗多、工艺流程长等问题，严峻障碍了废水处置的可延续成长。基在厌氧氨氧化(Anammox)的自摄生物脱氮工艺是废水脱氮范畴出现的新型脱氮手艺，为废水高效节能处置供给了新的思绪和标的目的。但是，废水中较高的COD对Anammox的成功利用提出了庞大挑战；另外一方面，Anammox是自摄生物进程，对COD去除几近力所不及。是以，可否成立一种新型工艺，在统一反映器内阐扬Anammox菌高效低耗脱氮的同时，实现同步COD去除？对此，来自太道理工年夜学的周鑫传授团队与新加坡南洋理工年夜学的刘雨传授合作研发了一种异养/自养耦合型部门Anammox一体化生物膜新工艺—SCONDA®(SimultaneousCarbonOxidation, partialNitritation,Denitritation andAnammox)，该工艺无机连系了短程硝化-反硝化-Anammox等异养与自养脱氮进程，可实现高浓度含氨无机废水的一步式高效处置，相干功效已颁发在Bioresource Technology、Chemosphere等，无望为该范畴供给一种经济高效、普适性强的新型脱氮处置手艺，利用前景广漠。

反映系统与启动

为实现SCONDA，起首成立了有用容积为5 L的SBBR系统（图1），内部填充聚氨酯泡绵载体，以SBR体例运转；进水中添加高浓度NH4+-N和葡萄糖作为反映底物（NH4+-N：300 mg/L；COD：600~900 mg/L；C/N：2~3）。水温节制为30±1℃；pH为7.5-7.8。接种污泥别离采取城市污水处置厂的好氧活性污泥和焦化废水处置厂的短程硝化污泥，在启动年夜约3个月落后入实验阶段。

运转策略与系统脱氮机能

在运转阶段，为增进短程脱氮进程中NO2--N堆集和Anammox的脱氮机能，别离采取两种分歧的运转策略实现SCONDA进程。

策略Ⅰ：慢慢提高进水氨氮浓度

以城市污水处置厂好氧活性污泥为接种污泥。为裁减亚硝酸氧化菌（NOB），氨氮浓度从100 mg-N/L慢慢增添到300 mg-N/L以提高游离氨（FA）浓度，DO约为1.2 mg/L，C/N为3。运转160多个周期后，反映系统COD、NH4+-N和TN去除率最高别离达94.3%、92.6%、86%（图2所示）。出水中TN以NH4+-N和NO2--N为主，载体上生物膜色彩由棕黄色逐步酿成微红色。

采取高通量测序研究了反映系统中的微生物群落布局。成果显示，劣势微生物为异养菌，包罗Ohtaekwangia，Saccaribacteria，Chry搜索引擎优化linea等好氧异养菌和Thauera，Azospira，Comamonas等反硝化菌；自养菌方面，Nitrosomonas（2.4%）为首要的氨氧化菌（AOB），而CandidatusKuenenia（3.7%）为劣势厌氧氨氧化菌。该成果注解系统成功实现了短程硝化、反硝化和厌氧氨氧化等脱氮进程。

策略Ⅱ：间接从短程硝化进程转换

以短程硝化污泥为接种污泥，在第一阶段连结氨氮浓度为300 mg/L，C/N比为2。因为高FA和限氧感化，系统可以或许实现不变的短程硝化，但是受低C/N比影响TN去除率仅为40%。在第二阶段经由过程缩短水力逗留时候的体例，进水氨氮负荷从0.09提高到0.18 kg-N/(m3·d)；DO从2.5 mg/L降至1.2 mg/L。成果显示（图3所示），虽然NH4+-N和COD去除有必然的降落，但TN去除晋升至80%以上，且氮去除负荷显著提高。此时生物膜色彩改变成红色。

采取高通量测序研究了反映系统中的微生物群落布局。成果显示，在两运转阶段中异养菌均为劣势菌，但在阶段二前提下微生物群落更具多样化。在自养菌方面，较阶段一，颠末阶段二运转后反映系统中AOB品貌降落了32%，而厌氧氨氧化菌CandidatusKuenenia由未检出提高至2.7%。上述成果注解，经由过程运转节制反映系统已由完全短程硝化-反硝化进程转换为短程硝化-反硝化耦合厌氧氨氧化进程，此中Anammox的实现对系统TN去除提高具有主要感化。

物料均衡阐发

对SCONDA系统中的碳和氮进行物料衡算阐发。成果显示（图4），在氮素去除方面，短程硝化-反硝化进献了TN去除的53%，而短程硝化-Anammox进献了43%，注解这两种脱氮路子在系统中对高效脱氮均具有主要感化。在碳素去除方面，55%的COD经由过程好氧进程被降解，而32%的COD经反硝化路子去除。

碳氮去除进程

基在以上成果，揣度SCONDA工艺中碳氮去除进程（图5所示）。起首，约80%的氨氮经短程硝化被氧化为亚硝氮，此中部门在低C/N感化下经反硝化去除，而残剩亚硝氮与20%的氨氮经由过程Anammox反映去除。高FA、低DO的运转体例和生物膜空间分层布局增进了Anammox的富集与活性阐扬。化学计量学计较进一步注解，SCONDA工艺对氧和无机碳的需求量别离为2.74 g-O2/g-N和0.95 g-COD/g-N。与保守硝化-反硝化脱氮工艺比拟，SCONDA工艺可节流40%供氧和67%无机碳源的需求，COD和TN去除效力高，温室气体减排较着，显示了杰出的手艺和经济机能，具有较好的合作劣势。

SCONDA生物膜解构

采取微电极测试和分层测序对SCONDA生物膜进行解构。成果注解（图6），低氧曝气体例下生物膜内部具有较着的氧梯度，由外向内顺次为好氧区、缺氧区和厌氧区。在好氧区，好氧异养菌（HOB）和AOB可去除年夜部门COD，同时因为低DO和高FA前提有助在实现短程硝化；在缺氧区，异养反硝化菌（DHB）操纵少许残剩COD进行反硝化；在厌氧区，残留的NH4+-N和NO2--N在Anammox菌的感化下实现进一步氮的去除。综上，因为SCONDA生物膜内部微空间的生态位分异，实现了HOB、AOB、DHB和Anammox菌的功能互补和代谢互促，进而提高了废水总氮的去除结果。

利用瞻望

综上研究，SCONDA显示了良好的脱氮除碳机能。在高浓度含氨无机废水废水处置利用方面，SCONDA可间接利用在具有中等碳氮比（1.0＜C/N＜5.0）废水的一体化处置；而对较高C/N废水，可预设高速厌氧消化单位进行部门COD去除和产甲烷收受接管，然后与SCONDA工艺耦合实现工艺简化与节能降耗的目标。今朝，研究团队已将SCONDA工艺成功利用在含苯酚、含吡啶等有毒难降解高浓度含氮无机摹拟废水处置，并同步展开煤化工、屠宰等����APP现实行业废水处置手艺利用。另外，基在SCONDA的理念亦正在拓展利用在低氨氮城市污水支流脱氮中。相信在将来含氮无机废水可延续处置范畴，SCONDA工艺将具有更广漠的利用前景。

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