工艺技术 应用：厌氧氨氧化脱氮应用发展与现状

01 厌氧氨氧化流程发展现况


厌氧氨氧化是目前已知最经济的生物除氮技术，主要处理污泥厌氧消化出流的上澄液及垃圾渗出水。与传统生物硝化脱硝流程相比， 厌氧氨氧化具有需氧量低、操作费用低、污泥产量少且不须外加碳源等优点。实现厌氧氨氧化的重要前提是以短程硝化获得稳定的亚硝酸盐氮，短程硝化的基本原理是利用氨氧化菌(AOB) 和亚硝酸盐氧化菌 (NOB) 的生理特性差异，控制反应条件使成为有利于AOB增殖的环 境，从而抑制NOB的活性与增殖让AOB成为优势菌种。但亚硝酸盐浓度过高会产生毒性，因此在累积亚硝酸盐的控制过程相当严格。

为防止污泥流失，厌氧氨氧化反应槽体型式目前以SBR较常使用，近几年薄膜技术成熟，亦有日本学者将薄膜技术结合厌氧氨氧化流程，提高污泥停留时间。目前厌氧氨氧化技术已商业化并实际应用于都市污水处理厂回流液、垃圾渗出水与工业废水等含氮废水处理， 并根据厌氧氨氧化菌及废水特性，发展出不同的处理系统及操作特性、分属专利技术。由于技术应用移转门坎高，尚未有成功模仿案例， 兹就所搜集取得资料，兹就已投入实厂运转之商业化处理系统应用情形说明如下：

(一) DEMON®

DEMON技术以批次式反应槽使短程硝化与厌氧氨氧化反应两者在同一槽体中执行，由于不同生化特性菌种之增值速度差异较大，为确保提供厌氧氨氧化菌足够停留时间， 该技术利用水力涡漩(hydrocyclone) 菌种分离装置使污泥颗粒化，并能够培养出良好的AOB及厌氧氨氧菌，避免菌种自系统中流失。目前该专利技术已有10座以上实厂操作，主要位于欧洲包括奥地利、德国、瑞士、荷兰、芬兰与匈牙利等国，美国第一座实厂于2012年开始运转 (Gonzalez et al., 2015)。该反应器源自世界水务公司（ World Water Works, Inc）。



图  DEMON反应器图

(二) ANAMMOX®

以污泥颗粒化控制作为固液分离方式延长污泥停留时间，并使用上流式厌氧生物反应系统 (Up-flow Anaerobic Sludge Blanket, UASB)，达成较高的氨氮去除效率。目前该技术有20座以上实厂操作，包含欧洲英国、波兰、瑞士与荷兰等国，亚洲地区则以中国为主要应用国家。该反应器源自帕克公司（ PAQUES）。



图  ANAMMOX反应器图

(三) ANITATMMOX

该技术采用可移动式载体形成接触式生长系统，生物膜外部以氨氧化产生亚硝酸盐氮为主，内部则提供厌氧氨氧化菌生长，以保留菌种于系统中。主要使用国家包含丹麦、德国、瑞典等欧洲国家，亚洲则有中国之实厂操作。该反应器源自威立雅公司（ Veolia）。



图 ANITATMMOX反应器图

02 厌氧氨氧化流程工程实践

国内研究与实厂主要以使用CANON流程与SNAD流程在同一反应槽体执行短程硝化及厌氧氨氧化流程为主，避免硝酸盐的产生及降低控制短程硝化的复杂性。以下就国内垃圾渗出废水处理厂所设置厌氧氨氧化实厂及模块进行说明：

(一) 基隆天外天垃圾掩埋场垃圾渗出废水处理厂

该处理厂于生物处理系统中建置一座处理水量为150CMD之薄膜生物处理模块，并于设置初期驯养厌氧氨氧化菌，导入SNAD流程进行培养，氨氮处理量约为180kg-N/d。MBR系统可有效拦截菌体于反应池中，延长污泥停留时间，经由现场操作验证SNAD系统在微量溶氧浓度及废水中存在有机物的条件下，可达到在同一反应槽中进行短程消化、厌氧氨氧化及异营菌脱硝作用，该流程中有80%以上之氨氮由厌氧氨氧化反应去除，剩余氨氮则经由异营性脱硝去除 (林志高，2011)。

(二) 新北市八里垃圾掩埋场垃圾渗出废水处理厂

八里垃圾渗出废水处理厂同样导入SNAD流程处理，以UASB上流式厌氧反应槽 (108m3) 进行厌氧氨氧化菌种驯养， 设定操作溶氧浓度为 0.5mg/L 并增加回流量保持菌体活性，最终成功驯养活性良好之厌氧氨氧化菌种，氨氮去除效率可达70%。该厂案例之菌种培养成败关键在于进流水质的稳定，浓度变化过大不利菌种培养，需稳定溶氧及进流水质浓度条件以形成良好培养环境。