【思考】世界上第一个、目前规模最大的主流厌氧氨氧化项目！
这些年，国内外专业人士对主流厌氧氨氧化脱氮倾注的热情和痴迷一直没有消退。本文笔者重点分析了新加坡樟宜再生水厂——国际上率先实现稳定主流厌氧氨氮化的项目，并探讨国内是否能效仿这种模式。他感叹，如若有梦，可继续追寻。
来源：水进展 作者：刘智晓
这些年，国内外专业人士对主流厌氧氨氧化脱氮倾注的热情和痴迷一直没有消退。她又似乎是皇冠上的明珠，让那么多专家学者追随和痴迷，的确，这种工艺似乎蕴含了无穷的魅力，理论上可以降低63%的能耗需求，基本不需要有机碳源，还能降低80%的污泥产率。
图1. 主流厌氧氨氧化PN/A工艺技术优势（理论上可实现）
现状是，在国际上，很多学者和研究机构、公司在持续性开发主流厌氧氨氧化工艺，一些团队正在进行或者已经进行了规模化的中试，甚至很多厂已经做完前期的概念方案设计。每个团队都想尽快在世界范围内领先摘取这只明珠并领先国际同行。
令人羡慕不已的是，在国内外学者机构大规模中试同时，一个大规模的污水厂——新加坡樟宜再生水厂，率先在国际上实现了主流厌氧氨氧化。可以说，这也是目前世界上第一个、也是规模最大的主流厌氧氨氧化项目。见下图（取自曹业始博士演讲PPT，曹博士提供）
新加坡PUB前首席专家曹业始博士在前不久《中国城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会》上的演讲中向中国同行展示了樟宜再生水厂短程硝化-主流厌氧氨氧化（PN/A）的运行效果。其实，笔者注意到，这是曹博士在国内会议这种正式公开场合向国内同行透露的信息。
其实，如果你跟踪曹业始博士及其团队的研究，你会发现，其在近几年的国际会议或相关重要学术期刊发表的论文中，已经从实际工程尺度运行数据分析、30℃下Anammox理论动力学解析、和Anammox定量数据表征方面，已经完全证明了樟宜再生水厂已经在国际上率先实现了主流厌氧氨氧化。以下是曹博士领衔发表的重要文章：
或许有人问，似乎奥地利Strass也实现了主流氨氧化，不久前曾有微信文章报导。但是笔者看来，Strass时至今日并未正式官方宣称，他们在世界上率先实现了主流Anammox（deammonification）；其次，在国际主流学术期刊也未曾看到关于Strass厂实现主流厌氧氨氧化的定量研究性论文（奥地利Strass污水厂，是国际上公认的完全实现能量自给并有能量盈余的污水厂。这一点，毋庸置疑）。
其实，笔者也一直对此事保持关注，也不排除Strass已经在曝气池中实现了一定的deammonification功能，或者说Strass通过侧流的Anammox向主流输送了小比例的Anammox，这部分AMX确实为TN的去除贡献了一部分。但是，似乎另一些学者，并不认同和确认此事。理由很简单，没有看到实际的定量数据。
Strass厂确实是按照主流AMX方式运行，且是采用侧流AMX菌补充主流模式，至于在主生物池中，AMX和普通异养反硝化过程对TN的贡献率到底各自是多少，笔者猜测，可能暂时无法量化表征。很大的可能性在于，Strass厂的主流厌氧氨氧化运行并不稳定，因而无法给出一个理想的自养脱氮去除贡献率。
当然，大家很感兴趣一个问题，为何樟宜再生水厂活性污泥工艺这么容易实现了PN/A，而其它污水厂却仍旧停留在试验阶段，即便是能耗完全自给的先驱Strass厂也没有稳定的实现deammonification？
实际上，这就是樟宜再生水厂独特的地理区位优势，新加坡地处热带，常年污水温度保持在27-32度，这种水质特性是其实现PN/A工艺的先天优势。因为该厂好氧SRT只有2.5d左右，这为实现稳定的亚硝化过程的关键原因；系统总SRT只有5天，就可以实现PN/A过程，这在其他地域是不可想象的。
曹业始博士团队采用荧光原位杂交技术和定量 PCR 技术获得的初步研究结果表明:樟宜活性污泥样品中明显存在悬浮或游离的厌氧氨氧化菌(Candidatus Brocadia).根据微生物学结果,提出了繁殖快、生长周期短的悬浮或游离的厌氧氨氧化菌在系统中起主要作用的假设. 并在后续荷兰Delft大学进一步研究中得到证实，代尔夫特理工大学环境生物技术研究室在污泥停留时间约 3 d,温度 30 ℃的缺氧反应器里进行了厌氧氨氧化菌的生长动力学研究,该培养条件与樟宜回用水 处 理 厂 运 行 条 件 相 似. 结 果 表 明, 以Candidatus Brocadia sp. 40 为主的悬浮的游离厌氧氨氧化菌能在相对较低的污泥龄下得到持留。
进一步的分析研究表明，樟宜厂生物系统总脱氮量PN/A自养脱氮过程贡献了52%，也就是说，生化过程的脱氮两种过程并存，常规异养反硝化和短程亚硝化-厌氧氨氧化过程，且后者Anammox的贡献率更高。2016年曹业始博士发表的论文中，对TN的物料衡算分析结论是，主流自养脱氮过程贡献了62%。
从现有的公开的报导和研究性论文来看，新加坡樟宜再生水厂理应是国际上第一个大规模尺度上稳定实现主流自养脱氮（PN/A工艺）的污水厂。当然，樟宜WRP的技术路线与Strass完全不同。
樟宜污水厂的先天独特优势是：常年水温保持在27-32度，且樟宜厂生物池总的SRT仅仅是5天。仅此2点，国内污水厂根本无法效仿这条技术路线（除非设计规范和排放出水水质指标进行调整）。即便南方地区也很难实现，因为目前的设计SRT都是在15d以上，这种条件下NOB很难抑制。
如果利用南方地域几个月的高水温季节，设计一个短SRT系统，是可以尝试模范樟宜这种step-feed&短SRT模式。
其实，樟宜项目的成功，不但是得益于当地的热带自然条件，还有一个重要的原因，PUB的强大的国际一流的应用型研究技术团队和卓有成效的研究，这个技术团队的研究方向与国际紧密接轨。
其实，未来主流厌氧氨氧化在低水温地区的应用还要很长路要走，水温从30度到10度，Anammox的比活性要降低10倍，这个技术瓶颈目前还没有突破。在中国大多数地域，一年水温变化较大，在主流实现ANAMMOX稳定过程的路还很遥远。
荷兰Delft大学的Mark C. M. van Loosdrecht先生，最近得悉，他好像目前终止了主流厌氧氨氧化中试。
如若有梦，可继续追寻。
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