水質(zhì)控制的重要指標就是氮含量。在工業(yè)社會(huì )發(fā)展的前提下，水體富氧化問(wèn)題日益加重。當前水處理技術(shù)的研究重點(diǎn)就是對氮污染的控制與治理。傳統廢水處理一般是硝化-反硝化的脫氮工藝，需要外加碳源和堿，不但運行費用較高，還可能會(huì )造成二次污染，影響脫氮效率。隨著(zhù)科技的不斷進(jìn)步，研究者逐漸開(kāi)始關(guān)注新型的生物脫氮技術(shù)，厭氧氨氧化(ANAMMOX)技術(shù)以其獨特的高效低耗的特點(diǎn)應運而生，并逐漸得以開(kāi)發(fā)應用。

　　1、厭氧氨氧化反應機理

　　根據國內外相關(guān)學(xué)者的研究，厭氧氨氧化指的是在厭氧的條件下，以氨氮(NH4+N)為電子供體，亞硝酸氮(NO2-N)為電子受體，以CO2或HCO3-為碳源，通過(guò)厭氧氨氧化菌的作用，將氨氮氧化為氮氣(N2)的過(guò)程。其中，在厭氧氨氧化的過(guò)程中，也產(chǎn)生了中間產(chǎn)物聯(lián)氨(N2H4)以及羥氨(NH2OH)。在逐漸完善的研究中，就得到了如下的厭氧氨氧化反應公式：　　根據反應方程式，以及厭氧氨氧化技術(shù)的原理，可以得出：在厭氧氨氧化的反應中只對CO2以及HCO3-產(chǎn)生了消耗，并沒(méi)有進(jìn)行外加碳源，不但能夠有效實(shí)現成本的節約，也防止了反應中產(chǎn)生的二次污染;反應過(guò)程中幾乎不產(chǎn)生N2O，能夠有效避免傳統脫氮造成的溫室氣體排放；反應過(guò)程產(chǎn)堿量為零，無(wú)需添加中和試劑，并較為環(huán)保。除此以外，該項技術(shù)還具有產(chǎn)泥量少，節省供氧動(dòng)力消耗等多方面的優(yōu)點(diǎn)，具有可持續開(kāi)發(fā)利用的意義。

　　2、厭氧氨氧化技術(shù)

　　厭氧氨氧化污水處理技術(shù)有著(zhù)諸多方面的優(yōu)勢，經(jīng)過(guò)了國內外學(xué)者對工藝技術(shù)的不斷深入研究，目前已經(jīng)存在多種形式的厭氧氨氧化技術(shù)，其中開(kāi)發(fā)較為成熟的主要有亞硝化-厭氧氨氧化(SHARON-ANAMMOX)以及完全自養脫氮工藝(CANON)、氧限制自養硝化-反硝化(OLAND)等工藝技術(shù)。

　　(1)亞硝化-厭氧氨氧化工藝

　　短程硝化-厭氧氨氧化技術(shù)要分兩部分完成，并需要在不同的反應器中進(jìn)行。是亞硝化部分，能夠實(shí)現50%左右的氨氮氧化，是厭氧氨氧化部分，完成剩余部分的氨氮氧化，并實(shí)現與亞硝化部分新生成的亞硝態(tài)氮進(jìn)行厭氧氨氧化反應，生成氮氣和硝態(tài)氮。在兩項技術(shù)的并列連用下，就不需要再外加亞硝氮，且在反應過(guò)程中能有效補償亞硝化堿的消耗，使其達到堿的自平衡。將兩種菌種分別放置在不同的反應器內，分別產(chǎn)生生物作用，也有利于功能菌的生長(cháng)，有效減少水中有害物質(zhì)的抑制效應。該工藝技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、需氧量低且厭氧環(huán)境好。較之傳統技術(shù)，也能有效降低曝氣量，為氨氧化菌的生長(cháng)提供了舒適的條件。以外，還能有效減少N2O等溫室氣體的排放。該項串聯(lián)技術(shù)目前多用于低碳氮化廢水的處理，在垃圾滲濾液、城鎮污水處理廠(chǎng)等也有較好的處理效果。

　　(2)限氧自養硝化-反硝化工藝

　　限氧自養硝化-反硝化工藝是一種一步脫除氨氮，無(wú)需加入COD的新工藝技術(shù)，這是由比利時(shí)某大學(xué)微生物研究室研制開(kāi)發(fā)的。在低氧的條件下，亞硝酸菌有著(zhù)較強的溶解氧的親和力，形成了亞硝酸的積累。通常條件下，亞硝酸菌飽和常數為0.2～0.4mg/L，與硝酸菌(1.2～1.5mg/L)有較大差異。限氧自養硝化-反硝化工藝利用這種差異性，就容易在較低溫度下實(shí)現對亞硝酸菌的穩定積累，淘汰硝酸菌。后再實(shí)現厭氧氨氧化反應，產(chǎn)生氮氣。與SHARON-ANAMMOX工藝相比，OLAND生物脫氮在硝化過(guò)程中更能節省溶解氧消耗，在相對較低的溫度下脫氮效果更好。

　　(3)完全自養脫氮工藝

　　完全自養脫氮工藝技術(shù)是指通過(guò)對同一構筑物內溶解氧的控制來(lái)實(shí)現厭氧氨氧化，氨氮到氮氣的轉化過(guò)程都由自養菌完成。其基本原理是氨氮部分被亞硝化細菌氧化，形成亞硝氮；而剩余部分的氨氮與隨后產(chǎn)生的亞硝氮發(fā)生氧化反應，就形成了氮氣。在此過(guò)程中，由于完全自養脫氮反應所需的細菌都是自養型的細菌，反應過(guò)程也是在無(wú)機自養的環(huán)境下實(shí)現的，在反應期間無(wú)需再添加有機物。此項技術(shù)也容易受到硝酸菌的干擾，為保證其穩定運行，使厭氧氨氧化菌不受競爭，就需要嚴格控制反應條件和水質(zhì)。因為完全自養脫氮工藝技術(shù)全程自養，廣泛應用于實(shí)驗室廢水、城市污水等處理。

　　3、厭氧氨氧化污水處理的應用

　　隨著(zhù)對厭氧氨氧化技術(shù)研究的不斷深入，已經(jīng)成功實(shí)現了多種污水處理的實(shí)際應用，如市政污泥液、生活污水、廁所水、焦化廢水、味精廢水以及垃圾滲濾液等的處理，并逐漸在其他廢水處理領(lǐng)域得以普及和使用。但目前對于一些制藥、養殖等高氨氮的工業(yè)領(lǐng)域，應用厭氧氨氧化技術(shù)進(jìn)行污水處理仍較少，這也是今后需要努力的方向。以下選取幾個(gè)較為典型的厭氧氨氧化污水處理的實(shí)際應用效果，供參考。

　　(1)污泥液廢水處理

　　較為典型的低碳氮比污泥液廢水有污泥消化液以及污泥壓濾液等，溫度多為30℃～37℃，pH值也多在7.0～8.5之間，非常適宜厭氧氨氧化菌的生長(cháng)。國外學(xué)者對亞硝化-厭氧氨氧化技術(shù)的多次優(yōu)化研究，在2002年就已經(jīng)形成了世界上套亞硝化-厭氧氨氧化組合反應器，并在Dokhaven污水處理廠(chǎng)正式投入使用。至此，對污泥液采用厭氧氨氧化技術(shù)處理的工程逐漸在歐洲各國得以展開(kāi)。污泥液水量小、水溫高，有著(zhù)高氨氮低碳氮比的水質(zhì)特點(diǎn)，這也是初進(jìn)行厭氧氨氧化處理的對象。全球大多數的厭氧氨氧化工程多由處理污泥液而產(chǎn)生，并已有相當成熟的經(jīng)驗。但由于技術(shù)條件的限制，仍然存在一定的技術(shù)難題需要在今后的研究和實(shí)踐發(fā)展中解決，例如在厭氧氨氧化過(guò)程中產(chǎn)生的硫化物的影響及其減排措施等。

　　(2)垃圾滲濾液處理

　　垃圾滲濾液的特點(diǎn)是有機物濃度高、氨氮含量高、水質(zhì)變化大，且容易含有重金屬等有毒物質(zhì)，是一種成分較為復雜的污水。集中的氨氮濃度一般為2000mg/L，隨著(zhù)垃圾堆放時(shí)間的增長(cháng)還會(huì )越來(lái)越高。有學(xué)者對廢物填埋場(chǎng)滲濾液進(jìn)行研究時(shí)，發(fā)現了滲濾液中厭氧氨缺失的現象，才使得對其進(jìn)行厭氧氨氧化技術(shù)處理成為一種可能。從當前對垃圾滲濾液進(jìn)行厭氧氨氧化技術(shù)處理的研究來(lái)看，多為采用的是亞硝化-厭氧氨氧化工藝，一些新的組合技術(shù)也得到了嘗試，但由于其中含有較多的有毒物質(zhì)，很容易使厭氧氨氧化的活性受到抑制。為有效穩定其運行性能，還需要對滲濾液中的微生物、菌群等進(jìn)行抑制和有效調控，相關(guān)的技術(shù)也需要不斷研究和優(yōu)化。

　　(3)城市生活污水處理

　　隨著(zhù)近年來(lái)我國城市化進(jìn)程的不斷加快，城市污水處理行業(yè)的壓力也越來(lái)越大。要增強污水處理的效益，實(shí)現可持續發(fā)展，就需要實(shí)現城市污水的再利用，有效實(shí)現能源的循環(huán)回收，這已成為當前的污水處理研究的重要課題。城市生活污水中含有有機碳、磷酸鹽以及氨氮等眾多能量，正符合自養型的脫氮技術(shù)的處理條件，有望實(shí)現污水廠(chǎng)的能源自給。對于較低水溫(8℃～15℃)的城市來(lái)說(shuō)，尤其是冬季，用厭氧氨氧化工藝進(jìn)行城市污水處理仍是較大的挑戰。國外的相關(guān)學(xué)者(如Lotti等)對于這方面已有了突破性研究，對于中試(4m3，19℃±1℃)的階段性研究也有所進(jìn)展，有望實(shí)現污水處理廠(chǎng)的能源自給，但在實(shí)際技術(shù)工程應用的過(guò)程中，仍存在諸如低溫條件下如何提高菌性活體、如何實(shí)現全體擴增等問(wèn)題，需要在未來(lái)的研究發(fā)展中有所突破，才能使其在處理城市污水中得以更好地運用。

　　(4)畜禽養殖污水處理

　　該類(lèi)污水的特點(diǎn)是COD濃度高、成分復雜且水質(zhì)波動(dòng)大，還存在一定的有機氮。使用傳統的脫氮技術(shù)進(jìn)行畜禽養殖污水處理時(shí)，不僅能耗高，還需要加補碳源，脫氮效果也不理想。而現代的厭氧氨氧化工藝有著(zhù)傳統技術(shù)沒(méi)有的優(yōu)勢，有望成為處理該類(lèi)廢水的備選工藝技術(shù)。當前在對豬場(chǎng)廢水厭氧處理的研究中，還存在著(zhù)運行尚不穩定的問(wèn)題，需要優(yōu)化工藝，找到消除影響厭氧氨氧化菌生長(cháng)障礙的對策，才能發(fā)揮其在畜禽養殖污水處理領(lǐng)域的佳效能。