摘要：這些年，國(guó)內(nèi)外專業(yè)人士對(duì)主流厭氧氨氧化脫氮傾注的熱情和癡迷一直沒(méi)有消退。本文筆者重點(diǎn)分析了新加坡樟宜再生水廠——國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定主流厭氧氨氮化的項(xiàng)目，并探討國(guó)內(nèi)是否能效仿這種模式。他感嘆，如若有夢(mèng)，可繼續(xù)追尋。

一、新加坡樟宜再生水廠國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定主流厭氧氨氧化。

這些年，國(guó)內(nèi)外專業(yè)人士對(duì)主流厭氧氨氧化脫氮傾注的熱情和癡迷一直沒(méi)有消退。她又似乎是皇冠上的明珠，讓那么多專家學(xué)者追隨和癡迷，的確，這種工藝似乎蘊(yùn)含了無(wú)窮的魅力，理論上可以降低63%的能耗需求，基本不需要有機(jī)碳源，還能降低80%的污泥產(chǎn)率。

圖1. 主流厭氧氨氧化PN/A工藝技術(shù)優(yōu)勢(shì)(理論上可實(shí)現(xiàn))

現(xiàn)狀是，在國(guó)際上，很多學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)、公司在持續(xù)性開發(fā)主流厭氧氨氧化工藝，一些團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行或者已經(jīng)進(jìn)行了規(guī)模化的中試，甚至很多廠已經(jīng)做完前期的概念方案設(shè)計(jì)。每個(gè)團(tuán)隊(duì)都想盡快在世界范圍內(nèi)領(lǐng)先摘取這只明珠并領(lǐng)先國(guó)際同行。

令人羨慕不已的是，在國(guó)內(nèi)外學(xué)者機(jī)構(gòu)大規(guī)模中試同時(shí)，一個(gè)大規(guī)模的污水廠——新加坡樟宜再生水廠，率先在國(guó)際上實(shí)現(xiàn)了主流厭氧氨氧化。可以說(shuō)，這也是目前世界上第一個(gè)、也是規(guī)模最大的主流厭氧氨氧化項(xiàng)目。見(jiàn)下圖(取自曹業(yè)始博士演講PPT，曹博士提供)

新加坡PUB前首席專家曹業(yè)始博士在前不久《中國(guó)城鎮(zhèn)污泥處理處置技術(shù)與應(yīng)用高級(jí)研討會(huì)》上的演講中向中國(guó)同行展示了樟宜再生水廠短程硝化-主流厭氧氨氧化(PN/A)的運(yùn)行效果。其實(shí)，筆者注意到，這是曹博士在國(guó)內(nèi)會(huì)議這種正式公開場(chǎng)合向國(guó)內(nèi)同行透露的信息。

其實(shí)，如果你跟蹤曹業(yè)始博士及其團(tuán)隊(duì)的研究，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，其在近幾年的國(guó)際會(huì)議或相關(guān)重要學(xué)術(shù)期刊發(fā)表的論文中，已經(jīng)從實(shí)際工程尺度運(yùn)行數(shù)據(jù)分析、30℃下Anammox理論動(dòng)力學(xué)解析、和Anammox定量數(shù)據(jù)表征方面，已經(jīng)完全證明了樟宜再生水廠已經(jīng)在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)了主流厭氧氨氧化。以下是曹博士領(lǐng)銜發(fā)表的重要文章：

二、討論：Strass與樟宜哪個(gè)廠，誰(shuí)是第一個(gè)公認(rèn)的在主流實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定deammonification過(guò)程的項(xiàng)目?

或許有人問(wèn)，似乎奧地利Strass也實(shí)現(xiàn)了主流氨氧化，不久前曾有微信文章報(bào)導(dǎo)。但是筆者看來(lái)，Strass時(shí)至今日并未正式官方宣稱，他們?cè)谑澜缟下氏葘?shí)現(xiàn)了主流Anammox(deammonification);其次，在國(guó)際主流學(xué)術(shù)期刊也未曾看到關(guān)于Strass廠實(shí)現(xiàn)主流厭氧氨氧化的定量研究性論文(奧地利Strass污水廠，是國(guó)際上公認(rèn)的完全實(shí)現(xiàn)能量自給并有能量盈余的污水廠。這一點(diǎn)，毋庸置疑)。

其實(shí)，筆者也一直對(duì)此事保持關(guān)注，也不排除Strass已經(jīng)在曝氣池中實(shí)現(xiàn)了一定的deammonification功能，或者說(shuō)Strass通過(guò)側(cè)流的Anammox向主流輸送了小比例的Anammox，這部分AMX確實(shí)為TN的去除貢獻(xiàn)了一部分。但是，似乎另一些學(xué)者，并不認(rèn)同和確認(rèn)此事。理由很簡(jiǎn)單，沒(méi)有看到實(shí)際的定量數(shù)據(jù)。

Strass廠確實(shí)是按照主流AMX方式運(yùn)行，且是采用側(cè)流AMX菌補(bǔ)充主流模式，至于在主生物池中，AMX和普通異養(yǎng)反硝化過(guò)程對(duì)TN的貢獻(xiàn)率到底各自是多少，筆者猜測(cè)，可能暫時(shí)無(wú)法量化表征。很大的可能性在于，Strass廠的主流厭氧氨氧化運(yùn)行并不穩(wěn)定，因而無(wú)法給出一個(gè)理想的自養(yǎng)脫氮去除貢獻(xiàn)率。

當(dāng)然，大家很感興趣一個(gè)問(wèn)題，為何樟宜再生水廠活性污泥工藝這么容易實(shí)現(xiàn)了PN/A，而其它污水廠卻仍舊停留在試驗(yàn)階段，即便是能耗完全自給的先驅(qū)Strass廠也沒(méi)有穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)deammonification?

實(shí)際上，這就是樟宜再生水廠獨(dú)特的地理區(qū)位優(yōu)勢(shì)，新加坡地處熱帶，常年污水溫度保持在27-32度，這種水質(zhì)特性是其實(shí)現(xiàn)PN/A工藝的先天優(yōu)勢(shì)。因?yàn)樵搹S好氧SRT只有2.5d左右，這為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的亞硝化過(guò)程的關(guān)鍵原因;系統(tǒng)總SRT只有5天，就可以實(shí)現(xiàn)PN/A過(guò)程，這在其他地域是不可想象的。

曹業(yè)始博士團(tuán)隊(duì)采用熒光原位雜交技術(shù)和定量 PCR 技術(shù)獲得的初步研究結(jié)果表明:樟宜活性污泥樣品中明顯存在懸浮或游離的厭氧氨氧化菌(Candidatus Brocadia).根據(jù)微生物學(xué)結(jié)果,提出了繁殖快、生長(zhǎng)周期短的懸浮或游離的厭氧氨氧化菌在系統(tǒng)中起主要作用的假設(shè). 并在后續(xù)荷蘭Delft大學(xué)進(jìn)一步研究中得到證實(shí)，代爾夫特理工大學(xué)環(huán)境生物技術(shù)研究室在污泥停留時(shí)間約 3 d,溫度 30 ℃的缺氧反應(yīng)器里進(jìn)行了厭氧氨氧化菌的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)研究,該培養(yǎng)條件與樟宜回用水 處 理 廠 運(yùn) 行 條 件 相 似. 結(jié) 果 表 明, 以Candidatus Brocadia sp. 40 為主的懸浮的游離厭氧氨氧化菌能在相對(duì)較低的污泥齡下得到持留。

進(jìn)一步的分析研究表明，樟宜廠生物系統(tǒng)總脫氮量PN/A自養(yǎng)脫氮過(guò)程貢獻(xiàn)了52%，也就是說(shuō)，生化過(guò)程的脫氮兩種過(guò)程并存，常規(guī)異養(yǎng)反硝化和短程亞硝化-厭氧氨氧化過(guò)程，且后者Anammox的貢獻(xiàn)率更高。2016年曹業(yè)始博士發(fā)表的論文中，對(duì)TN的物料衡算分析結(jié)論是，主流自養(yǎng)脫氮過(guò)程貢獻(xiàn)了62%。

從現(xiàn)有的公開的報(bào)導(dǎo)和研究性論文來(lái)看，新加坡樟宜再生水廠理應(yīng)是國(guó)際上第一個(gè)大規(guī)模尺度上穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)主流自養(yǎng)脫氮(PN/A工藝)的污水廠。當(dāng)然，樟宜WRP的技術(shù)路線與Strass完全不同。

三、思考?國(guó)內(nèi)是否能效仿樟宜模式?

樟宜污水廠的先天獨(dú)特優(yōu)勢(shì)是：常年水溫保持在27-32度，且樟宜廠生物池總的SRT僅僅是5天。僅此2點(diǎn)，國(guó)內(nèi)污水廠根本無(wú)法效仿這條技術(shù)路線(除非設(shè)計(jì)規(guī)范和排放出水水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整)。即便南方地區(qū)也很難實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槟壳暗脑O(shè)計(jì)SRT都是在15d以上，這種條件下NOB很難抑制。

如果利用南方地域幾個(gè)月的高水溫季節(jié)，設(shè)計(jì)一個(gè)短SRT系統(tǒng)，是可以嘗試模范樟宜這種step-feed&短SRT模式。

其實(shí)，樟宜項(xiàng)目的成功，不但是得益于當(dāng)?shù)氐臒釒ё匀粭l件，還有一個(gè)重要的原因，PUB的強(qiáng)大的國(guó)際一流的應(yīng)用型研究技術(shù)團(tuán)隊(duì)和卓有成效的研究，這個(gè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)的研究方向與國(guó)際緊密接軌。

其實(shí)，未來(lái)主流厭氧氨氧化在低水溫地區(qū)的應(yīng)用還要很長(zhǎng)路要走，水溫從30度到10度，Anammox的比活性要降低10倍，這個(gè)技術(shù)瓶頸目前還沒(méi)有突破。在中國(guó)大多數(shù)地域，一年水溫變化較大，在主流實(shí)現(xiàn)ANAMMOX穩(wěn)定過(guò)程的路還很遙遠(yuǎn)。

荷蘭Delft大學(xué)的Mark C. M. van Loosdrecht先生，最近得悉，他好像目前終止了主流厭氧氨氧化中試。

如若有夢(mèng)，可繼續(xù)追尋。