生物電化學(xué)系統(tǒng)耦合厭氧氨氧化實現(xiàn)高效脫氮的研究進(jìn)展
一、引言
隨著污水排放標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，傳統(tǒng)硝化-反硝化工藝因碳源依賴性強(qiáng)、能耗高等問題難以滿足低碳處理需求。生物電化學(xué)系統(tǒng)（BES）與厭氧氨氧化（Anammox）的耦合通過利用電極電子傳遞機(jī)制調(diào)控微生物代謝路徑，實現(xiàn)了無需外加碳源的高效脫氮，是當(dāng)前“能源-資源-環(huán)境”一體化治理的重要方向。
二、技術(shù)原理與協(xié)同機(jī)制
該聯(lián)合工藝包括兩個核心過程：
BES段：陽極產(chǎn)電菌氧化有機(jī)物釋放電子，陰極提供電子供體；
Anammox段：自養(yǎng)菌將NH??與NO??轉(zhuǎn)化為N?；
協(xié)同作用：BES可調(diào)節(jié)NO??/NH??比例，提升脫氮效率；
電子傳遞增強(qiáng)代謝活性：促進(jìn)微生物附著與生物膜形成。
三、系統(tǒng)構(gòu)型與發(fā)展現(xiàn)狀
目前主流構(gòu)型包括：
流化床BES反應(yīng)器+Anammox模塊；
生物膜耦合電極反應(yīng)器；
多級串聯(lián)BES-Anammox系統(tǒng)；
模塊化裝置支持靈活擴(kuò)容。
四、關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化
影響系統(tǒng)性能的主要因素包括：
電流密度：一般控制在5–20 mA/cm2；
pH值：7.0–8.0最利于Anammox菌活性；
水力停留時間（HRT）；
進(jìn)水氨氮與亞硝酸鹽比例；
電極材料選擇：不銹鋼、石墨烯修飾電極等。
五、工程應(yīng)用案例
某食品加工廠采用BES-Anammox聯(lián)合系統(tǒng)處理高氨氮廢水（NH??約800 mg/L），經(jīng)處理后TN去除率達(dá)90%，出水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，運行穩(wěn)定。
六、未來發(fā)展方向
開發(fā)高效Anammox菌種與基因工程菌；
探索與MBR、RO等工藝集成；
構(gòu)建AI優(yōu)化控制系統(tǒng)提升能效；
推動模塊化設(shè)備適應(yīng)中小企業(yè)需求；
探索脫氮副產(chǎn)物（如N?）的碳交易價值。
