一体式PN/A工艺的快速启动和稳定运行策略

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2025-0226

摘要/Abstract

摘要：

一体式短程硝化/厌氧氨氧化（PN/A）工艺因具有占地少、低成本、低能耗的优势，在高氨氮废水生物脱氮领域备受关注。针对一体式PN/A工艺的工程应用难题，结合现有研究成果和应用实例，系统总结相应的解决策略以及实践经验。首先针对一体式PN/A工艺启动周期较长的问题，综述了采用生物膜、颗粒污泥或生物膜-活性污泥复合系统以及外源添加化学物质和物理场等优化途径，以强化厌氧氨氧化菌（AnAOB）生物质持留，提升AnAOB活性，缩短工艺启动时间。随后，进一步指出通过联合调控关键环境因素和污泥停留时间（SRT），并降低进水有机物浓度等手段，可有效维持氨氧化菌（AOB）与AnAOB的平衡，同时抑制亚硝酸盐氧化菌（NOB）与异养菌（HB）的活性，从而保障一体式PN/A工艺的长期稳定运行。最后，对未来的优化方向进行了展望，以期为一体式PN/A工艺的进一步推广和应用提供参考。

关键词: 短程硝化, 厌氧氨氧化, 脱氮, 工程应用

Abstract:

The integrated partial nitritation and anaerobic ammonium oxidation(PN/A) process has attracted much attention in biological nitrogen removal of high ammonia-nitrogen wastewater due to its advantages of small footprint, low cost and low energy consumption. In this paper, aiming at the engineering application problems of integrated PN/A process, the corresponding strategies and practical experience were systematically summarized by combining the existing research results with application examples. Firstly, in order to solve the problem of slow start-up of the integrated PN/A process, the optimization approaches such as the adoption of biofilm, granular sludge, or biofilm-activated sludge composite systems, as well as the exogenous addition of chemical substances and physical fields, were discussed to enhance the biomass retention of anaerobic ammonium-oxidizing bacteria(AnAOB), improve AnAOB activity, and shorten the process startup time. Then, by jointly regulating key environmental factors and sludge retention time(SRT), along with reducing influent organic concentration, the balance between ammonia-oxidizing bacteria(AOB) and AnAOB could be effectively maintained, while the activity of nitrite-oxidizing bacteria (NOB) and heterotrophic bacteria(HB) were inhibited, which ensured the long-term stable operation of the integrated PN/A process. Finally, the future optimization directions were prospected,which were expected to provide reference and guidance for the further promotion and application of the integrated PN/A process.

Key words: partial nitritation, anaerobic ammonium oxidation, nitrogen removal, engineering application

中图分类号:

X703

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https://www.iwt.cn/CN/Y2026/V46/I2/29

图/表 3

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反应系统	AnAOB 存在形式	工艺类型	处理对象	处理规模/（m³·d^-1）	启动时间/d	进水NH₄ ⁺-N/（mg·L^-1）	NRR/ （kg·m^-3·d^-1）	NH₄ ⁺-N去除率/%	参考文献
生物膜系统	生物膜	ANITA^TM Mox MBBR	污泥消化液	200	90	855±148	1.2	90	〔26-27〕
		NAUTO^TM	污泥脱水液	60	84	340~540	1.2	95.06	〔28〕
		CANON-FBBR	氧化铁红废水		50	600~2 200		90	〔30〕
颗粒污泥系统	颗粒污泥/ 絮体	CANON	工业废水消化液、污泥脱水液	600	180	605~714		91	〔37〕
		CANON	工业废水发酵液	1 240	50	1 500~2 000		95	〔38〕
		一体式PN/A	光伏废水	600		880~1 430	1	80.2	〔45〕
		一体式PN/A	燃煤电厂再生废水	100		1 470~2 343	2.5	86.3	〔46〕
生物膜-活性污泥复合系统	生物膜、颗粒污泥/絮体	ANITATM Mox IFAS	污泥消化液	50	40	855±148	3.0	95	〔48〕
		CANON-IFAS	煤制乙二醇废水	187~518	72	100~700	0.24		〔49〕
		一体式PN/A-IFAS	厌氧消化污泥脱水滤液	2 500	100	830~1 796	0.21		〔51〕
		一体式PN/A-IFAS	垃圾渗滤液	550~820	60	1 680~2 130		95	〔52〕

反应系统	AnAOB 存在形式	工艺类型	处理对象	处理规模/（m³·d^-1）	启动时间/d	进水NH₄ ⁺-N/（mg·L^-1）	NRR/ （kg·m^-3·d^-1）	NH₄ ⁺-N去除率/%	参考文献
生物膜系统	生物膜	ANITA^TM Mox MBBR	污泥消化液	200	90	855±148	1.2	90	〔26-27〕
		NAUTO^TM	污泥脱水液	60	84	340~540	1.2	95.06	〔28〕
		CANON-FBBR	氧化铁红废水		50	600~2 200		90	〔30〕
颗粒污泥系统	颗粒污泥/ 絮体	CANON	工业废水消化液、污泥脱水液	600	180	605~714		91	〔37〕
		CANON	工业废水发酵液	1 240	50	1 500~2 000		95	〔38〕
		一体式PN/A	光伏废水	600		880~1 430	1	80.2	〔45〕
		一体式PN/A	燃煤电厂再生废水	100		1 470~2 343	2.5	86.3	〔46〕
生物膜-活性污泥复合系统	生物膜、颗粒污泥/絮体	ANITATM Mox IFAS	污泥消化液	50	40	855±148	3.0	95	〔48〕
		CANON-IFAS	煤制乙二醇废水	187~518	72	100~700	0.24		〔49〕
		一体式PN/A-IFAS	厌氧消化污泥脱水滤液	2 500	100	830~1 796	0.21		〔51〕
		一体式PN/A-IFAS	垃圾渗滤液	550~820	60	1 680~2 130		95	〔52〕

工艺类型	处理对象	处理规模/（m³·d^-1）	进水NH₄ ⁺-N/（mg·L^-1）	控制策略	处理效果	参考文献
一体式PN/A-IFAS	热水解污泥消化液	655	1 500	控制FA质量浓度>20 mg/L，控制生物池温度在30~35 ℃	NRR达到0.26 kg/（m³·d），TN去除率稳定在80%以上，系统稳定运行690 d	〔77〕
一体式PN/A-颗粒污泥	富氨废水	50	1 615.0±68.5	限制FA质量浓度<77 mg/L，控制DO<1.15 mg/L	NRR达到1.02 kg/（m³·d）	〔78〕
一体式PN/A-IFAS	热水解污泥消化液	655	1 500	将絮状污泥SRT由100 d降至50 d	出水NO₃⁻-N浓度逐步降低，系统稳定性得以恢复	〔77〕
一体式PN/A-IFAS	厌氧消化液	250/700	1 100±75	基于水力旋流器实现絮状和颗粒污泥SRT控制	NOB丰度<1%，且AnAOB、AOB平均丰度比可达2.4	〔80〕
一体式PN/A-IFAS	厌氧消化污泥脱水液	24	332.4~891.3	基于物理微生物分离器实现絮状和颗粒污泥SRT控制	AnAOB丰度由0.4%增加至22.7%，NRR高达0.78 kg/（m³·d）	〔81〕
一体式PN/A-MBBR	厌氧消化污泥脱水液	284	890±89	基于pH的曝气实时控制系统，pH设定值为6.6~6.8	NH₄⁺-N去除率稳定维持在 83%~92%的范围内	〔82〕
一体式PN/A-SBR	厌氧消化池与浓缩池的混合出水	1	341±20	基于pH、NH₄⁺-N和DO在线实时监测系统，控制DO<0.3 mg/L， FA>10 mg/L	出水NH₄⁺-N质量浓度稳定维持在20 mg/L以下	〔83〕

工艺类型	处理对象	处理规模/（m³·d^-1）	进水NH₄ ⁺-N/（mg·L^-1）	控制策略	处理效果	参考文献
一体式PN/A-IFAS	热水解污泥消化液	655	1 500	控制FA质量浓度>20 mg/L，控制生物池温度在30~35 ℃	NRR达到0.26 kg/（m³·d），TN去除率稳定在80%以上，系统稳定运行690 d	〔77〕
一体式PN/A-颗粒污泥	富氨废水	50	1 615.0±68.5	限制FA质量浓度<77 mg/L，控制DO<1.15 mg/L	NRR达到1.02 kg/（m³·d）	〔78〕
一体式PN/A-IFAS	热水解污泥消化液	655	1 500	将絮状污泥SRT由100 d降至50 d	出水NO₃⁻-N浓度逐步降低，系统稳定性得以恢复	〔77〕
一体式PN/A-IFAS	厌氧消化液	250/700	1 100±75	基于水力旋流器实现絮状和颗粒污泥SRT控制	NOB丰度<1%，且AnAOB、AOB平均丰度比可达2.4	〔80〕
一体式PN/A-IFAS	厌氧消化污泥脱水液	24	332.4~891.3	基于物理微生物分离器实现絮状和颗粒污泥SRT控制	AnAOB丰度由0.4%增加至22.7%，NRR高达0.78 kg/（m³·d）	〔81〕
一体式PN/A-MBBR	厌氧消化污泥脱水液	284	890±89	基于pH的曝气实时控制系统，pH设定值为6.6~6.8	NH₄⁺-N去除率稳定维持在 83%~92%的范围内	〔82〕
一体式PN/A-SBR	厌氧消化池与浓缩池的混合出水	1	341±20	基于pH、NH₄⁺-N和DO在线实时监测系统，控制DO<0.3 mg/L， FA>10 mg/L	出水NH₄⁺-N质量浓度稳定维持在20 mg/L以下	〔83〕

预处理-PN/A组合工艺	处理对象	处理规模/（m³·d^-1）	进水NH₄ ⁺-N/（mg·L^-1）	进水COD/（mg·L^-1）	NH₄ ⁺-N去除率/%	COD去除率/%	参考文献
前置DN-PN-PN/A	养猪废水厌氧发酵液	2	734~1 070（TN）	2 320~2 995	93.93（TN）	84.43	〔88〕
前置DN-PN-PN/A	老龄垃圾渗滤液	90	3 000~3 300	3 000~3 500	95.1	67.9	〔89〕
混凝气浮-HRAS-Anammox-MBR	餐厨沼液	650	2 500	10 000~15 000	98.2	96.7	〔90〕
两级UASB Anammox-UF/RO	垃圾渗滤液	150			>80（TN）	>60	〔91〕
USAB-CANON-A/O	食品生产废水	18 000	400~600	8 000~10000	92.79（TN）	99.2	〔50〕
IC-高效好氧-Anammox-A³O³-UF	垃圾渗滤液、卸料大厅冲洗水、道路清洗废水、洗车废水等混合废水	230	1 300~1 866	43 045~65 000	>96	>98	〔92〕
气浮-厌氧-缺氧-限氧-好氧	餐厨废水	4	484~1 420	42 400~93 580	98.2	94.3	〔93〕
光催化-过滤-厌氧氨氧化	垃圾转运站废水	5	300	12 000	>85	99.5	〔94〕

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