近年來，隨著我國農村經濟發展與農村生活水平的提高，越來越多的農村生活污水進入水體，對水體環境產生嚴重污染。農村生活污水的隨意排放是我國農村地區水環境污染的主要原因。如太湖水體富營養化的主要污染物中，百分之二十五的氮、百分之六十的磷源于農村生活污水。

目前，已將《農村環境連片整治》列入環境保護“十二五”規劃的治理項目，其中農村生活污水的治理列為中 心。脫氮是污水處理的重要功能之一，而目前傳統的生物脫氮方式主要是通過硝化過程將NH4+氧化成NO3-，再通過反硝化過程將NO3-還原為N2排入大氣。在反硝化過程中需要消耗大量的有機碳源，而目前的農村生活污水C/N 較低，致使反硝化過程所需碳源不足，造成脫氮效率下降。因此研究和應用節能的廢水脫氮工藝技術，已成為當今水污染控制領域的研究熱點。厭氧氨氧化（ANAMMOX）工藝，是由荷蘭Delft 理工大學根據厭氧氨氧化原理研究開發的一種新型污水生物脫氮工藝。在此基礎上發展出了多種生物脫氮工藝，如：CANON、OLAND等。但實際氨氮廢水的產生中往往會有濃度的COD，限制了該技術在工程上的實際應用。研究表明，ANAMMOX菌可成功的氧化丙酸，同時葡萄糖、甲酸、丙氨酸并不影響ANAMMOX 過程，而且ANAMMOX 菌能夠與異養反硝化菌競爭利用有機物，例如丙酸。因此對ANAMMOX 與硝化/反硝化的相互關系的研究相當活躍，出現了同時亞硝化、ANAMMOX 和反硝化工藝（SNAD）。

本文以模擬廢水為原水，首先在厭氧水解酸化單元除去部分COD 并同時將大分子碳源水解成小分子脂肪酸;然后進行SNAD 處理單元，通過對其運行條件的控制，進行氮和COD 的同時去除。本研究首先馴化培養亞硝化與反硝化菌種，然后進行SNAD 生物膜的馴化培養;然后通過水解酸化+ 考察氮和COD 的去除能力，實現自養、異養脫氮工藝的低耗及長期穩定運行。該組合工藝與傳統生物脫氮工藝相比大大降低了運行成本，為農村生活污水 的除碳脫氮的實現提供新工藝和新方法。

一、材料與方法

1、實驗原水

原水采用人工模擬污水，其營養鹽組成為：KHCO31.25，KH2PO4 0.025，CaCl2 ·2H2O 0.35，MgSO4·7H2O 0.2，FeSO4 0.00625，EDTA 0.00625，KCl 0.014，NaCl 0.01 g/L。

進行亞硝化菌培養與SNAD 填料掛膜時通過投加NH4Cl、乙酸與丙酸以提供NH4+-N （100～150mg/L）與COD（100 mg/L）。

進行水解酸化-SNAD 組合工藝連續實驗時，為體現農村生活污水低C/N 比的水質特點，通過投加NH4Cl 與淀粉，模擬農村生活污水COD 配制為100～150 mg/L 左右，NH+4-N 濃度為50 mg/L 左右。

2、實驗裝置

本裝置是一種新型水解酸化-SNAD 兩段式反應器，其中SNAD 單元采用拔風濺水生物濾池。生物濾池的填料采用造價低、質量輕、孔隙度大的無紡布填料（填料外形尺寸為Ф40 × 20 mm，無紡布在填料內壁厚度為2 mm），填料共140 個，濾池內基質以及氣液固三相混合均勻，溶解氧的控制簡便。無紡布有較大的孔隙度，表面粗糙，有利于微生物的附著、生長與繁殖，特別適合于生長緩慢的微生物的培養及其工藝的運行。生物濾池填料表面生物膜由內向外依次為ANAMMOX 菌、反硝化菌和亞硝化菌。濾池下部設置通風口，污水從上部濺水盤滴下，與空氣流逆流接觸，同時發生亞硝化、反硝化和ANAMMOX反應，同時除碳脫氮。水解酸化池有效容積為5 L，為水解反應器，HＲT 為3.6 h，實驗期間溫度保持室溫。生物濾池呈圓柱形，填料填充部分有效容積為6 L（填料填充比為百分之五十八左右），拔風管高度為1 m，拔風管口設有通氣閥門，調節裝置內部溶解氧，布水裝置為3 條半管式溢流布水器，間距為2 cm。濺水區由2 塊交錯的開縫PVC 板（上層盤縫隙寬度為5 mm，板縫比為8∶1;下層盤縫隙寬度為5 mm，板縫比為4∶1）組成，2 塊板相距20 cm。從反應第20 d 起，生物濾池出水通過回流泵返回進水口（回流比為百分之三百）。生物濾池外纏繞一層保溫水管，通過調整恒溫水浴使反應器內溫度控制在34±1℃左右（從反應第21 d 開始）。

用于培養亞硝化污泥的反應器呈圓柱形，設置攪拌器，有效體積為12 L，溫度控制在30 ℃左右，pH 范圍控制在7.5～8.0，HＲT 為24 h。出水進入沉淀池（有效體積為2 L），污泥通過蠕動泵回流至反應器。

用于ANAMMOX 污泥培養與SNAD 填料掛膜的反應器為圓柱形的密閉的反應容器，有效體積為15L，通過設置加熱管將溫度保持在30℃左右，pH 范圍控制在7.5 ～8.0，HＲT 為24 h。出水進入沉淀池（有效體積為2 L），污泥通過蠕動泵回流至反應器。

3、接種污泥

接種好氧活性污泥取自大連凌水河污水處理廠，用于培養亞硝化污泥，接種污泥懸浮顆粒濃度為3 000 mg/L;填料上接種的反硝化菌與ANAMMOX菌種取自本實驗室，其中厭氧氨氧化活性為30mmol/（g·d）。

水解酸化污泥取自大連夏家河子污水處理廠，接種污泥懸浮顆粒濃度為3500 mg/L。

4、分析方法

NH4+-N、NO2--N、NO3--N 等均采用標準方法分析，揮發性有機酸（VFA）采用氣相色譜法，COD采用重鉻酸鉀法，總氮采用TOC（TOC2VCPH，Shimadzu）分析儀測定。水中溶解氧濃度（DO）和pH分別采用溶解氧分析儀（YSI，Model55，USA）和pH計（Sartorius AG）測定。

5、實驗步驟

實驗主要分為兩個階段：

第 一階段：亞硝化污泥培養與SNAD 填料掛膜

首先，將凌水污水廠活性污泥投入亞硝化污泥培養反應器，連續曝氣24 h 后，排出懸浮污泥。連續進入NH4+-N廢水，通過控制溶解氧濃度實現亞硝化污泥的馴化培養。亞硝化污泥馴化階段為45 d。同時在培養ANAMMOX 污泥的反應器中投入填料與ANAMMOX污泥，繼續連續模擬氨氮廢水掛膜5 d。將馴化的亞硝化污泥投入厭氧氨氧化培養反應器中，控制好溫度、pH 與溶解氧，掛膜24 d。為避免原水COD對自養脫氮菌的干擾，將反硝化菌投入其中，進水中加入NH4+-N與有機碳源，掛膜12 d。

第 二階段：水解酸化-SNAD 反應器處理模擬農村生活廢水

將已經掛膜的SNAD 填料投入SNAD 生物濾池，同時啟動厭氧水解酸化與SNAD 單元，形成組合工藝，并用模擬農村生活污水進行貫通實驗驗證，實驗期間為40 d。