畜禽养殖废水氨氮浓度高(1000-5000 mg/L)、C/N比低,传统脱氮工艺能耗大且需外加碳源。厌氧氨氧化(Anammox)技术以低碳为核心优势,通过氨与亚硝酸盐直接转化为氮气(NH₄⁺ + NO₂⁻ → N₂),实现脱氮。以下从工艺、优化及案例解析其应用:
一、核心技术与工艺优化
反应机理
Anammox菌作用:缺氧条件下,氨(NH₄⁺)与亚硝酸盐(NO₂⁻)直接生成氮气,无需有机碳源,曝气能耗降低60%,污泥产量减少80%。
工艺组合
短程硝化-Anammox(PN/A):将55%氨氮转化为亚硝酸盐后进入Anammox单元,总氮去除率>85%。
预处理强化:通过固液分离、电化学氧化(COD降至300 mg/L以下)或水解酸化,抑制异养菌竞争。
关键参数控制
环境调控:温度35-40℃(低温需保温或耐冷菌剂)、pH 7.0-8.5(投加碳酸氢盐缓冲)、DO 0.2-0.5 mg/L。
抑制物削减:硫化沉淀或活性炭吸附去除重金属(Zn、Cu)及抗生素残留,保障菌群活性。
反应器设计
采用升流式生物膜反应器(UBF)或气提式反应器,提升污泥持留能力,容积负荷达8.9 kg N/(m³·d);
投加生物炭填料,缩短启动周期至3个月。
二、典型案例与经济性
湖北某养猪场项目
工艺:固液分离→电化学脱碳→Anammox→臭氧消毒;
效果:进水氨氮2500 mg/L,出水≤15 mg/L,吨水成本2.6元,年减排氮素12.5吨。
湖南万头猪场项目
工艺:UASB+两级AO耦合Anammox;
成效:COD去除率>90%,氨氮去除率>95%,沼气发电年收益23万元。
成本对比
投资:吨水设施投资4000-8000元,较传统工艺降30%;
运行成本:吨水能耗1.1-2.6元,沼气回收可抵消40%费用。
结论:Anammox技术通过低碳脱氮与资源化利用,成为畜禽养殖废水治理的方案。未来需强化低温适应性、抗盐菌剂开发及智能控制,进一步推动规模化应用。