一体式完全厌氧氨氧化脱氮体系的构建和过程调控

The emerging anaerobic ammonia oxidation (Anammox) process is a novel biological nitrogen removal technology with the advantages of short pathway, simple operation and low operating cost. However, the maximum efficiency of total nitrogen removal by anammox process is only 89% so that 11% of the total nitrogen remains in the effluent as nitrate. Therefore, the total nitrogen cannot be removed completely in a single anammox system, the effluent quality of which is difficult to meet the increasingly stringent discharge standards, and it still needs a post unit of denitrification for advanced treatment (i.e., two-stage anammox-denitrification process).In this project, we aim to develop a completely anaerobic ammonium removal over nitrite process coupling anammox reaction and nitrate-dependent partial denitrification in single reactor, in which the nitrate produced by anammox bacteria can be converted to nitrite and then be reused by anammox bacteria. We aim to 1) achieve this process in sequencing batch and continuous-flow systems, 2) clarify the operation mechanism, 3) optimize the important technical parameters, and 4) establish systematic regulation methods. This process will achieve almost complete removal of total nitrogen with the minimum demands of carbon source and oxygen supply. It is a novel and one-step advanced nitrogen removal technology.

厌氧氨氧化工艺是近年来新兴起的一种新型的生物脱氮技术，具有工艺流程短、操作简单、运行成本低等优点。然而，厌氧氨氧化工艺总氮去除率理论最大值仅为89%，仍有约11%的氮素以硝态氮形式产生。因此，单一的厌氧氨氧化工艺脱氮不完全，出水水质难以达到更为严格的排放标准，需要后置反硝化单元进行深度处理（即两段式厌氧氨氧化-反硝化工艺）。本项目拟开发出一体式完全厌氧氨氧化工艺，即在一个反应器内耦合厌氧氨氧化反应和硝酸盐型短程反硝化反应，将厌氧氨氧化反应产生的硝态氮转化为亚硝态氮，后者再次被厌氧氨氧化菌作为基质二次利用。本项目拟构建序批式和连续式两种工艺体系；阐明两种工艺体系的运作机理；优化工艺启动的重要技术参数，建立系统的调控方法。本工艺将以最低的碳源需求和供氧需求实现最大的总氮去除，是一种新型一步式深度脱氮技术。

厌氧氨氧化工艺是近年来新兴起的一种新型的生物脱氮技术，具有工艺流程短、操作简单、运行成本低等优点。然而，厌氧氨氧化工艺总氮去除率理论最大值仅为89%，仍有约11%的氮素以硝态氮形式产生。因此，单一的厌氧氨氧化工艺脱氮不完全，出水水质难以达到更为严格的排放标准，需要后置反硝化单元进行深度处理（即两段式厌氧氨氧化-反硝化工艺）。本项目开发了一体式完全厌氧氨氧化工艺，即在一个反应器内耦合厌氧氨氧化反应和硝酸盐型短程反硝化反应，将厌氧氨氧化反应产生的硝态氮转化为亚硝态氮，后者再次被厌氧氨氧化菌作为基质二次利用。本项目建立了一体式完全厌氧氨氧化工艺体系，并获批国家发明专利；阐明了该工艺体系的运作机理；优化工艺启动的重要技术参数，建立系统的调控方法。本工艺以最低的碳源需求和供氧需求实现最大的总氮去除，是一种新型一步式深度脱氮技术。项目成果有助于丰富厌氧氨氧化的工艺类型，也有助于拓展该工艺的应用场合。