许多工业废水经生化处理后，其出水化学需氧量极低，但总氮浓度高，碳氮比严重失调。厌氧氨氧化工艺可以在无碳源条件下去除氨氮和亚硝酸盐，但其会产生约占11%总氮的硝酸盐副产物，限制了总氮去除率的上限。硫自养反硝化工艺可以在无碳源条件下，以单质硫或还原态硫为电子供体，将硝酸盐还原为氮气。将两者整合于一个反应器，由厌氧氨氧化工艺完成主体脱氮任务，由硫自养反硝化工艺对厌氧氨氧化产生的硝酸盐进行“精处理”，从而可以在不投加任何有机碳源的条件下，将总氮去除率推向99%以上的极限。

  本研究构建了一个巧妙的一体化升流式耦合反应器。反应器下部填充厌氧氨氧化颗粒污泥，上部铺设了一层硫磺-石灰石混合填料作为硫自养反硝化区。含氨氮和亚硝酸盐的废水从底部进入厌氧氨氧化区，大部分被转化为氮气，产生少量硝酸盐。水流携带这些残余的硝酸盐继续上升，进入上部的硫自养反硝化区。在此区域，附着在硫磺颗粒上的硫自养反硝化菌利用硫磺为电子供体，将硝酸盐高效还原为氮气，同时产生的少量硫酸根和H⁺被同区填充的石灰石所缓冲。这样，出水总氮浓度可稳定地降至5mg/L以下，总氮去除率超过95%。

  连续运行数据表明，该耦合系统对进水碳氮比无任何要求，完全自养。微生物群落分析证实，厌氧氨氧化菌和硫自养反硝化菌在各自的区域形成了稳定的优势群落。该一体化耦合系统，以极低的运行成本和简洁的流程，实现了低碳氮比工业废水总氮的极限脱除，是自养脱氮技术工程化应用的重要创新。

标签: