厌氧氨氧化(ANAMMOX)和全程自养脱氮(CANON)
传统生物脱氮方法包含两个步骤
传统生物脱氮方法包含两个步骤:好氧硝化(将H4+转化为NO2-和NO3-)和缺氧反硝化(将NO2-和NO3-转化为N2)。
参与这一过程的硝化细菌主要是自养菌,它们能从NH4+和NO2-的氧化过程中获取能量而生长繁殖。
反硝化细菌则是异养菌,在反应过程中必须提供有机碳源。
然而,很多废水(如污泥消化液、垃圾渗滤液和一些工业废水)缺乏足够的有机碳源,为了能实现较完全的反硝化过程,必须额外添加甲醇等物质作为有机碳源,这大大增加了生物脱氮处理工艺的成本。
近10年来,人们对生物脱氮有了很多新的发现, 如短程硝化/反硝化、同步硝化/反硝化、好氧反硝化以及厌氧氨氧化等。
其中厌氧氨氧化是基于新菌种建立的独特工艺,在反应过程中不需要有机碳源即能实现氮素的脱除,它的发现为低碳氮比废水的处理提供了新的思路。
人们陆续开发了多种自养脱氮工艺,如SHARON+ANAMMOX、CANON、OLAND和NOx等。
本文将在介绍工艺原理的基础上,着重比较分析几种自养工艺的特点和差异。
1自养工艺中氨的氧化途径自养脱氮理念的核心主要包含短程硝化与厌氧氨氧化两个过程。
短程硝化是指通过控制反应条件(如pH、SRT、温度和DO等)实现亚硝酸的积累;厌氧氨氧化则是在厌氧条件下利用NH4+作为电子供体将NO2-转化为N2。
整个反应过程涉及两类菌种和如下三种氨氧化途径。
1.1亚硝化过程传统工艺中的硝化过程需要将NH4+完全氧化为NO3-,其中涉及亚硝酸菌和硝酸菌两种细菌,它们能在有氧条件下分别氧化NH4+和NO2-,并从这一过程中获得生长所需的能量。
由于厌氧氨氧化阶段对进水中NO2-/NH4+的比例有严格要求,因此在自养工艺中需要设法抑制硝酸菌的繁殖,使亚硝酸菌成为优势群体。
实现亚硝酸积累的方法主要有两种:一种是SHARON工艺:在CSTR反应器中,通过控制温度、pH、污泥龄(SRT),逐渐从系统里筛除硝酸菌;另一种是控制溶解氧(DO),由于亚硝酸菌对氧的结合能力比硝酸菌强,DO降低后亚硝酸菌在数量上不会减少,而硝酸菌则会受到明显的抑制。
CANON工艺
性是不可逆的。
NH4-N和NO2-N的控制：
• 在 NH4-N 质量浓度大于 200 mg/L 的情况下，CANON 工艺 中细菌的多样性好、稳定性强和去除能力强。 • 在 CANON 工 艺 中 ，NH4-N 首 先 被 转 化NO2-N，而 NO2-N 质量浓度过高可能会对 AOB 形成抑制作用。 总体而言，NH4-N 与 NO2-N 对于 CANON工艺的适用范
CANON工艺的出现：
20 世纪末，荷兰 E. B. Muller 等和德国 A.Hippen 等 分别在消化污泥压滤液和垃圾渗滤液的脱氮处理系统中 发现了 Canon 现象。 2002 年，荷兰 Delft 工业大学提出 并研发了 Canon 工艺。
CANON工艺理论研究进展：
高氮负荷、氧浓度有限的废水处理系统中，发现了大量的 NH4-N以 N2的形式消失，随着厌氧氨氧化的发现，人们推 测 AOB和 Anammox 菌可能共存
SHARON/Anammox 工艺的研究
通过生物膜的方式，AOB 与 Anammox 菌分别位于生物 膜的外层与内层 数学模拟，AOB、NOB、Anammox 菌对 O2、NO2--N、 NH4+-N形成竞争
颗粒污泥CANON工艺形式：
CANON 工艺可以从两方面着手: 采用生物膜CANON的形式。采用生物膜，更有利于反应器 初期持留微生物，避免污泥流失。但是它面临着反应器堵
温度的控制：
温度大于 25 ℃时，AOB 的增长速率大于 NOB；短 程硝化的适宜温度为 35 ℃。Strous M 等和 Egli K 等发现 Anammox 菌适宜温度为 20～40 ℃。郑平等发现当温度 从 15 ℃升至 30 ℃时，反应速率逐渐提高，继续升至 35 ℃时，反应速率反而下降，因而得到 Anammox 菌最佳
全球首个运行的厌氧氨氧化工程实例
全球首个运行的厌氧氨氧化工程实例所属行业: 水处理关键词：厌氧氨氧化脱氮工艺生物脱氮1、全球运行的厌氧氨氧化的工程实例！表1 全球运行的厌氧氨氧化工程实例全球厌氧氨氧化应用中全程自养脱氮工艺（CANON)占主流地位，全程自养脱氮工艺（CANON)是将厌氧氨氧化(ANAMMOX)和短程硝化(SHARON)结合到一个反应器内的新型生物脱氮工艺。
部分氨氮首先通过氨氧化细菌(AOB)转化为亚硝态氮，剩余的氨氮和亚硝态氮被ANAMMOX菌转化为氮气而实现对氮素的去除，是一种简捷的脱氮途径，且ANAMMOX菌与AOB菌属于自养菌，倍增时间较长，故CANON工艺具有不消耗有机碳源、污泥产量少、降低曝气量等优点。
SHARON-ANAMMOX工艺由荷兰TUDelft大学研究开发，该工艺流程分成两段，第一段是在好氧反应器中将一半的NH4+转化为NO2-，第二段是在厌氧反应器中将剩余的NH4+和NO2-一起直接转化为N2。
图短程硝化与厌氧氨氧化结合工艺流程2、SHARON-ANNOMMOX工艺反应器资料1、SHARON-ANNOMMOX原理ANAMMOX的生化反应式为:NH4++NO2－→N2↑+2H2O因此ANAMMOX反应器进水要求有氨氮和亚硝氮且比例最好为1:1。
而SHARON工艺的生化反应式为：2、SHARON（短程反硝化）SHARON常用SBR、CSTR反应装置所属行业: 水处理关键词：厌氧氨氧化脱氮工艺生物脱氮SHARON（短程反硝化）反应条件控制（1）当溶解氧(DO)浓度在1.1-1.5mg/L、氨氮负荷0.029kgNH4+--N/KgVSS.d和PH 值在7.3-7.8时，可以使亚硝酸盐得到稳定积累，出水亚硝态/总硝态氮大于90%，出水NO2--N/NH4+-N接近1.0，满足厌氧氨氧化的进水要求。
（2）实现短程硝化的关键是在硝化阶段实现NO2--N的积累，国内外的研究都是着眼于积累NO2--N的控制条件。
ANAMMOX(厌氧氨氧化)的工艺发展及工程应用!
ANAMMOX（厌氧氨氧化）的工艺发展及工程应用！厌氧氨氧化(ANAMMOX) 工艺，最初由荷兰Delft工业大学于20 世纪末开始研究，并于本世纪初成功开发应用的一种新型废水生物脱氮工艺。
它以20 世纪90 年代发现的ANAMMOX 反应为基础，该反应在厌氧条件下以氨为电子供体，亚硝酸盐为电子受体反应生成氮气，在理念和技术上大大突破了传统的生物脱氮工艺。
ANAMMOX 工艺具有脱氮效率高、运行费用低、占地空间小等优点，在污水处理中发展潜力巨大。
目前该工艺在处理市政污泥液领域已日趋成熟，位于荷兰鹿特丹Dokhaven 污水厂的世界上首个生产性规模的ANAMMOX 装置容积氮去除速率(NRR) 更是高达9.5 kg N/(m3·d)。
此外，ANAMMOX 工艺在发酵工业废水、垃圾渗滤液、养殖废水等高氨氮废水处理领域的推广也逐步开展，在世界各地的工程化应用也呈星火燎原之势。
1、ANAMMOX 工艺及其衍生工艺经过20多年的研究和发展，基于ANAMMOX 反应开发出来的较成熟的工艺有SHARON -ANAMMOX 工艺、全程自养脱氮(CANON) 工艺、限氧自养硝化反硝化(OLAND) 工艺、反硝化氨氧化(DEAMOX) 工艺、好氧反氨化(DEMON) 工艺。
近年来，研究人员仍在不断探索其他形式的ANAMMOX 衍生工艺，譬如同步短程硝化、厌氧氨氧化、反硝化耦合(SNAD) 工艺、单级厌氧氨氧化短程硝化脱氮(Single-stage nitrogen removal using ANAMMOX）目前，存在两种方法为ANAMMOX 提供电子受体亚硝酸盐，一种是在一个独立的曝气反应器中产生而随后进入ANAMMOX 反应器，另一种是在一个无O2 或者微O2 的ANAMMOX反应器中产生并立即参与ANAMMOX 反应。
据此，可将ANAMMOX 工艺相应分为分体式(两级系统) 和一体式(单级系统) 两种，一体式包括CANON、OLAND、DEAMOX、DEMON、SNAP 、SNAD 等工艺，分体式主要是SHARON-ANAMMOX 工艺。
污水处理厌氧氨氧化工艺研究与应用进展
污水处理厌氧氨氧化工艺研究与应用进展摘要：当前，对于氮污染处理，人们在传统处理程序中选择的是硝化-反硝化来完成脱氮，会造成二次污染，也会形成更为高昂的成本。
因此，运用现代科技来对现有的脱氮技术进行优化，成为人们关注的重点。
厌氧氨氧化（ANAMMOX）技术能够在保持低廉成本的基础上来提升能效，有着极高的研究价值。
本文将对厌氧氨氧化污水处理工艺进行研究，并探讨其工程化应用进展。
关键词：厌氧氨氧化；污水处理工艺；实际应用；研究进展随着人口的增加，工农业的发展以及城市化步伐的加快，含有高浓度氮磷物质的生活污水、工业废水和农田地表水径流汇入湖泊、水库、河流和海湾水域，使藻类等植物大量繁殖，导致水体的富营养化，因此以控制富营养化为目的的脱氮除磷已成为世界各国主要的奋斗目标。
高氨氮废水往往碳源不足，厌氧氨氧化工艺不需要额外的投加碳源，在缺氧条件下能够实现氨氮的高效去除，而且工艺流程短，运行费用低，因此吸引了国内外学者的广泛研究。
本文归纳了厌氧氨氧化工艺在不同污水中的研究和应用进展。
一、厌氧氨氧化工艺的微生物学原理厌氧氨氧化是指在厌氧条件下，厌氧氨氧化菌以NH3-N为电子供体，以NO2-N为电子受体，将NH3-N和NO2-N同时转化成N2，以实现废水中氮素的脱除。
郑平通过研究厌氧氨氧化菌混培物的基质转化特性，认为除被证实的硝酸盐外，NO2-N和N2O也能作为厌氧氨氧化的电子受体，将NH3-N转化为N2。
厌氧氨氧化工艺作为一种新型高效的脱氮技术，与传统的污水脱氮除磷工艺比较，具有耗氧量少、无需外加碳源、污泥产量低和无二次污染等众多优点。
二、全自氧脱氨处理工艺1.全自氧脱氨工艺全自氧脱氨工艺英文简称为 CANON，利用全自氧脱氨工艺进行污水处理时，主要是通过控制溶解氧实现亚硝化和厌氧氨氧化，并且在这个污水处理过程中，是由自养菌将水体中的氮元素以及氨元素转化为氮气的。
在进行污水处理时，整个处理过程都是在微好氧的环境下进行的，通过亚硝化菌化学反应生成亚硝氮，亚硝氮在与剩下的氮氨厌氧氨氧化反应生成氮气。
高氨氮废水的处理方法
高氨氮废水的处理方法新型生物脱氮法近年来国内外出现了一些全新的脱氮工艺，为高浓度氨氮废水的脱氮处理提供了新的途径。
主要有短程硝化反硝化、好氧反硝化和厌氧氨氧化。
1短程硝化反硝化生物硝化反硝化是应用最广泛的脱氮方式。
由于氨氮氧化过程中需要大量的氧气，曝气费用成为这种脱氮方式的主要开支。
短程硝化反硝化（将氨氮氧化至亚硝酸盐氮即进行反硝化），不仅可以节省氨氧化需氧量而且可以节省反硝化所需炭源。
Ruiza等[16]用合成废水（模拟含高浓度氨氮的工业废水）试验确定实现亚硝酸盐积累的最佳条件。
要想实现亚硝酸盐积累，pH不是一个关键的控制参数，因为pH在6.45～8.95时，全部硝化生成硝酸盐，在pH<6.45或pH>8.95时发生硝化受抑，氨氮积累。
当DO＝0.7mg/L时，可以实现65％的氨氮以亚硝酸盐的形式积累并且氨氮转化率在98％以上。
DO<0.5mg/L时发生氨氮积累，DO>1.7mg/L时全部硝化生成硝酸盐。
刘俊新等[17]对低碳氮比的高浓度氨氮废水采用亚硝玻型和硝酸型脱氮的效果进行了对比分析。
试验结果表明，亚硝酸型脱氮可明显提高总氮去除效率，氨氮和硝态氮负荷可提高近1倍。
此外，pH和氨氮浓度等因素对脱氮类型具有重要影响。
刘超翔等[18]短程硝化反硝化处理焦化废水的中试结果表明，进水COD、氨氮、TN和酚的浓度分别为1201.6、510.4、540.1、110.4mg/L时，出水COD、氨氮、TN和酚的平均浓度分别为197.1、14.2、181.5、0.4mg/L，相应的去除率分别为83.6%、97.2%、66.4%、99.6%。
与常规生物脱氮工艺相比，该工艺氨氮负荷高，在较低的C/N值条件下可使TN去除率提高。
2厌氧氨氧化（ANAMMOX）和全程自养脱氮(CANON)厌氧氨氧化是指在厌氧条件下氨氮以亚硝酸盐为电子受体直接被氧化成氮气的过程。
ANAMMOX的生化反应式为：NH4++NO2－→N2↑+2H2OANAMMOX菌是专性厌氧自养菌，因而非常适合处理含NO2－、低C/N的氨氮废水。
厌氧氨氧化-CANON工艺
C A NO N 厌氧氨氧化工艺刘嘉豪（给排水1201班 U201215903）关键词：脱氮；厌氧氨氧化；短程硝化；CANON工艺；发展状况1 工艺背景近年来，随着人口的增长以及工业的急剧发展，水体富营养问题日益突出，脱氮除磷已成为污水处理的重要部分。
传统生物脱氮通常采用的是硝化-反硝化工艺，其不可持续的特点已经日益凸显。
首先，为了将氨氮转化为硝氮，需要提供氧气，耗费大量电能; 其次，城市污水中的碳源( 有机物) 往往不足，为提供反硝化过程所需足够的碳源，往往需要外投碳源( 如甲醇或乙酸等) ，这提高了运行成本，同时也增加了CO2排放量。
由于水处理的急切性和重要性，现今普遍采用的生物脱氮法也在不断被创新改进。
随着厌氧氨氧化菌( AnAOB)的发现，基于亚硝酸盐的短程硝化反硝化( short-cutnitrification-denitrification ) 技术随即被发现，之后，基于短程硝化原理的CANON工艺( Completely autotrophic ammonium removal over nitrite) ,即生物膜内自养脱氮工艺被研究出来并逐渐被广泛使用。
一般来说，CANON 工艺指的是在单个反应器内限制曝气条件下，利用好氧氨氧化菌( AOB) 和厌氧氨氧化菌( AnAOB) 的协同作用来去除废水中的氨氮。
由于此工艺相对传统工艺的诸多优点，必将在脱氮处理中占据越来越重要的位置，故此，本文以CANON工艺的基本原理为重点来进行介绍。
2 工艺基本原理2．1 短程硝化污废水中氮大多以氨氮形式存在，而厌氧氨氧化菌的基质除了氨以外，还有亚硝酸盐，因此厌氧氨氧化通常需与短程硝化联用，以达到去除废水中氨氮的目的。
AOB（氨氧化菌）和NOB（亚硝酸氧化菌）在自然或人工环境中通常呈共生关系;且在硝化反应的两个步骤中，氨氧化(NH+4→NO－2)通常是限速步骤(反应速率较慢的一步)．亚硝酸盐通常难以积累．但是，在一些特定环境条件下，仍可观察到亚硝酸盐的积累。
氨氮去除办法
高浓度氨氮废水处理办法过量氨氮排入水体将导致水体富营养化，降低水体观赏价值，并且被氧化生成的硝酸盐和亚硝酸盐还会影响水生生物甚至人类的健康。
因此，废水脱氮处理受到人们的广泛关注。
目前，主要的脱氮方法有生物硝化反硝化、折点加氯、气提吹脱和离子交换法等。
消化污泥脱水液、垃圾渗滤液、催化剂生产厂废水、肉类加工废水和合成氨化工废水等含有极高浓度的氨氮（500 mg/L以上，甚至达到几千mg/L），以上方法会由于游离氨氮的生物抑制作用或者成本等原因而使其应用受到限制。
高浓度氨氮废水的处理方法可以分为物化法、生化联合法和新型生物脱氮法。
1 物化法1.1 吹脱法在碱性条件下，利用氨氮的气相浓度和液相浓度之间的气液平衡关系进行分离的一种方法。
一般认为吹脱效率与温度、pH、气液比有关。
王文斌等[1]对吹脱法去除垃圾渗滤液中的氨氮进行了研究，控制吹脱效率高低的关键因素是温度、气液比和pH。
在水温大于25 ℃,气液比控制在3500左右，渗滤液pH控制在10.5左右，对于氨氮浓度高达2000～4000 mg/L的垃圾渗滤液，去除率可达到90%以上。
吹脱法在低温时氨氮去除效率不高。
王有乐等[2]采用超声波吹脱技术对化肥厂高浓度氨氮废水（例如882 mg/L）进行了处理试验。
最佳工艺条件为pH ＝11，超声吹脱时间为40 min，气水比为l000：1试验结果表明，废水采用超声波辐射以后，氨氮的吹脱效果明显增加，与传统吹脱技术相比，氨氮的去除率增加了17％～164％，在90％以上，吹脱后氨氮在100 mg/L以内。
为了以较低的代价将pH调节至碱性，需要向废水中投加一定量的氢氧化钙，但容易生水垢。
同时，为了防止吹脱出的氨氮造成二次污染，需要在吹脱塔后设置氨氮吸收装置。
Izzet等[3]在处理经UASB预处理的垃圾渗滤液（2240 mg/L）时发现在pH＝11.5，反应时间为24 h，仅以120 r/min的速度梯度进行机械搅拌，氨氮去除率便可达95％。
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厌氧氨氧化（ANAMMOX）和全程自养脱氮(CANON) 【格林大讲堂】
厌氧氨氧化是指在厌氧条件下氨氮以亚硝酸盐为电子受体直接被氧化成氮气的过程。
厌氧氨氧化（Anaerobicammoniaoxidation，简称ANAMMOX）是指在厌氧条件下，以Planctomycetalessp为代表的微生物直接以NH4+为电子供体，以NO2-或NO3-为电子受体，将NH4+、NO2-或NO3-转变成N2的生物氧化过程。
武汉格林环保有完善的服务体系和配套的专业环境工程团队，秉着崇高的环保责任和义务长期维护提供免费的污水处理解决方案，是湖北省工业废水运营管理行业中的品牌。
18年来公司设计并施工了上百个交钥匙式的污水处理工程。
该过程利用独特的生物机体以硝酸盐作为电子供体把氨氮转化为N2，最大限度的实现了N的循环厌氧硝化，这种耦合的过程对于从厌氧硝化的废水中脱氮具有很好的前景，对于高氨氮低COD的污水由于硝酸盐的部分氧化，大大节省了能源。
目前推测厌氧氨氧化有多种途径。
其中一种是羟氨和亚硝酸盐生成N2O的反应，而N2O可以进一步转化为氮气，氨被氧化为羟氨。
另一种是氨和羟氨反应生成联氨，联氨被转化成氮气并生成4个还原性[H]，还原性[H]被传递到亚硝酸还原系统形成羟氨。
第三种是：一方面亚硝酸被还原为NO，NO被还原为N2O，N2O再被还原成N2；另一方面，NH4+被氧化为NH2OH，
NH2OH经N2H4，N2H2被转化为N2。
厌氧氨氧化工艺的优点：可以大幅度地降低硝化反应的充氧能耗；免去反硝化反应的外源电子供体；可节省传统硝化反硝化反应过程中所需的中和试剂；产生的污泥量极少。
厌氧氨氧化的不足之处是：到目前为止，厌氧氨氧化的反应机理、参与菌种和各项操作参数不明确。
全程自养脱氮的全过程实在一个反应器中完成，其机理尚不清楚。
Hippen等人发现在限制溶解氧（DO浓度为0.8·1.0mg/l）和不加有机碳源的情况下，有超过60%的氨氮转化成N2而得以去除。
同时通过实验证明在低DO浓度下，细菌以亚硝酸根离子为电子受体，以铵根离子为电子供体，最终产物为氮气。
有实验用荧光原位杂交技术监测全程自养脱氮反应器中的微生物，发现在反应器处于稳定阶段时即使在限制曝气的情况下，反应器中任然存在有活性的厌氧氨氧化菌，不存在硝化菌。
有85%的氨氮转化为氮气。
鉴于以上理论，全程自养脱氮可能包括两步第一是将部分氨氮氧化为烟硝酸盐，第二是厌氧氨氧化。