CANON工艺的研究现状及面临困难分析_左早荣

CANON工艺的研究现状及面临困难分析_左早荣水体富营养化是目前亟待解决的问题，其中氮是引起富营养化的重要元素之一，传统生物脱氮工艺按照有机氮→NH4+-N→NO2--N→NO3--N→NO2--N→N2的步骤达到脱氮的目的。该工艺虽然应用已经成熟，但存在很多问题：如反硝化时碳源不足，需要外加碳源；反硝化不彻底，出水容易出现COD泄露[1]；曝气量大，供氧费用高等。全程自养脱氮（CANON）工艺能够克服上述工艺的缺点，它以厌氧氨氧化（Anammox）技术为基础，结合短程硝化，在一个反应器中反应。其中，厌氧氨氧化是Anammox菌以NO2--N作为电子受体，氧化NH4+-N，产生N2和少量硝酸盐的过程，如式（1）[2]所示。NH4+-N+1.3NO2-+0.066HCO3-+0.13H+→1.02N2+0.26NO3-+0.066CH2O0.5N0.15+2H2O。（1）由于Anammox菌只能采用NO2--N作电子受体，所以必须进行短程硝化，即氨氧化细菌（AOB）以O2为电子受体，氧化NH4+-N，生成NO2--N的过程，如式（2）所示。由于AOB与NOB容易共存，所以短程硝化的主要问题在于如何避免NO2--N被进一步氧化成NO3--N。NH4++O2→NO2-+H++H2O。（2）综合上述两个反应，可得到CANON工艺的整体反应方程，如式（3）[3]所示。由于CANON工艺中的AOB与Anammox菌都是自养菌，且Anammox菌的倍增时间长达11d[2]，因此CANON工艺具有不需有机碳源、降低曝气量、降低污泥产量等优点。NH3+0.85O2→0.44N2↑+0.11NO3-+0.14H++1.43H2O。（3）不同研究者对CANON工艺有不同的命名，如一体式OLAND工艺[4]、SNAP工艺[5]、反氨化工艺[6]等，但其原理都是基本相同的[7]。因此本文以最普遍使用的“CANON”作为名称。1CANON工艺理论研究进展研究初期，有学者在很高氮负荷、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[8]。随后，大多学者集中在SHARON/Anammox工艺的研究-这是由两个反应器组成的工艺，在SHARON反应器中，大约一半的NH4+-N被氧化至NO2--N，在Anammox反应