全球应用概况
厌氧氨氧化技术自20世纪90年代被发现以来，已从实验室研究成功走向工程化应用。2002年，全球首个规模化厌氧氨氧化工程在荷兰鹿特丹Dokhaven污水处理厂投入运行，标志着该技术正式进入工程应用阶段。
截至2025年，全球已有超过200座采用厌氧氨氧化技术的污水处理设施投入运行，主要分布在欧洲、北美和亚洲地区。这些设施处理的水质类型从高氨氮废水扩展到主流城市污水，应用范围不断扩大。
国内应用进展
中国在厌氧氨氧化技术的研究和应用方面处于世界领先地位，多项创新技术和工程实践为全球污水处理行业树立了标杆。
代表性项目与技术突破
彭永臻院士团队 - 絮体管理策略
策略原理：传统的厌氧氨氧化和强化生物除磷（EBPR）在生态位和污泥龄等方面存在冲突，导致难以协同高效运行。彭永臻院士团队通过对活性污泥絮体结构、微生物种群分布进行调控 。比如控制曝气强度、水力停留时间等运行参数，促使不同功能微生物在活性污泥絮体中形成有利于自身生长的微环境，实现了厌氧氨氧化菌和聚磷菌等功能微生物的共存与协同作用，成功构建单级混合系统。
应用情况：该策略已经在国内20余座污水处理厂得到应用。在北京、广东、海南、贵州等地运行9座中试（规模为50 - 100 m³/d）。实际应用中，能够很好地适应不同地区污水水质和水量的变化，在实现高效脱氮除磷的同时，还降低了污水处理厂的建设和运行成本。
意义：入选2022年度“科创中国”先导技术榜和2023年度科技部“国家绿色低碳先进技术成果目录” ，这不仅证明了该技术在学术和技术创新方面的领先性，也为推动污水处理行业向绿色低碳、高效节能方向发展提供了有力支撑，对于解决我国城市污水深度处理中的氮磷污染问题具有重要的示范和推广价值。
王亚宜教授团队 - 硝酸盐驱动原位氧化策略
策略原理：传统培育厌氧氨氧化种泥的方法耗时长，王亚宜教授团队提出的硝酸盐驱动原位氧化策略，是利用硝酸盐作为电子受体，对污水厂污泥进行氧化处理。在这个过程中，改变污泥中微生物的生态环境，选择性地富集厌氧氨氧化菌，抑制其他不利于厌氧氨氧化的微生物生长，从而将污水厂污泥快速升级为厌氧氨氧化种泥。
应用效果：该策略显著缩短了厌氧氨氧化种泥的培育周期，从传统方法的47天缩短至17天 ，启动时间缩短约60%。大大提高了厌氧氨氧化工艺的启动效率，减少了工艺从建设到投入运行的时间成本。同时，总氮去除速率较传统方法提升70%，稳定运行后总氮去除率达到90%以上 ，提升了污水处理过程中脱氮的效率和效果。
意义：该策略实现了污泥资源化利用与高效低碳脱氮的“以废治废”新路径。一方面，将原本被视为废弃物的污水厂污泥转化为具有高效脱氮功能的厌氧氨氧化种泥，减少了污泥处置的压力和成本；另一方面，高效低碳的脱氮方式符合当下环保对于节能减排的要求，为污水处理行业的可持续发展提供了新的技术思路和解决方案。应用效果：该策略显著缩短了厌氧氨氧化种泥的培育周期，从传统方法的47天缩短至17天 ，启动时间缩短约60%。大大提高了厌氧氨氧化工艺的启动效率，减少了工艺从建设到投入运行的时间成本。同时，总氮去除速率较传统方法提升70%，稳定运行后总氮去除率达到90%以上 ，提升了污水处理过程中脱氮的效率和效果。
主要应用领域
城市污水处理
厌氧氨氧化技术在城市污水处理中的应用已从侧流处理向主流处理扩展：
- 侧流处理：处理污泥消化液等高氨氮废水，技术相对成熟
- 主流处理：直接处理低氨氮城市污水，技术难度大但潜力巨大
- AX-MBR耦合工艺：在生活污水处理中实现87%的NH₄⁺-N去除率，厌氧氨氧化菌贡献65%的脱氮效果
工业废水处理
厌氧氨氧化技术在各类工业废水处理中展现优异性能：
- 稀土废水：在35℃、La³⁺质量浓度低于1 mg/L、HRT 24 h条件下，氨氮去除率达85.99%
- 养殖废水：处理高氨氮养殖废水，实现高效脱氮
- 垃圾渗滤液：应对极高氨氮浓度的挑战性废水
- 食品加工废水：处理有机质和氨氮复合污染
特殊水质处理
针对特定水质条件的创新应用：
- 低碳氮比污水：SNADF工艺在C/N=1.0时仍能维持81.8%-85.2%的脱氮效率，C/N=0时通过发酵细菌与反硝化细菌协同实现61.2%的脱氮效率
- 低温污水：开发适用于10-25℃的低温厌氧氨氧化工艺
- 高盐废水：耐盐厌氧氨氧化菌种的开发与应用
工艺形式与工程案例
主流工艺形式
单级系统
在一个反应器内同时实现部分亚硝化和厌氧氨氧化过程：
- CANON工艺：在限氧条件下实现亚硝酸盐生产和厌氧氨氧化的协同
- DEMON工艺：通过pH调控实现稳定的主流厌氧氨氧化
两级系统
将亚硝化反应和厌氧氨氧化反应分别在两个独立的反应器中进行：
- SHARON-ANAMMOX组合工艺：第一个反应器中进行部分亚硝化，第二个反应器中进行厌氧氨氧化
- 短程反硝化-厌氧氨氧化(PD/A)：凭借无需曝气、污泥产量低、有机碳源需求少等优点，成为最具主流工程应用前景的新型生物脱氮工艺
耦合工艺
将厌氧氨氧化与其他处理工艺有机结合：
- Anammox-MBR耦合工艺：结合膜生物反应器的优势，提高系统稳定性
- 发酵-反硝化-厌氧氨氧化(SNADF)：在低C/N比条件下实现稳定脱氮
- 微生物电解池(MEC)-厌氧氨氧化整合：实现高效脱氮与能量回收
典型工程案例
低浓度氨氮废水处理 - ABR反应器
公司名称：北陆药业沧州分公司
项目概况：产生的废水包括生产工艺废水、清场废水、生活污水、纯水制备系统排水、洗气塔废水等（循环冷却系统排水直接进临港园区污水处理厂，其他废水经厂区污水站处理后排入临港园区污水处理厂） 。建设规模为50m³/d的污水处理站，实际生产中平均废水量在60m³/d左右。
处理工艺：高浓度废水预处理采用“铁碳微电解+气浮”，经预处理后与低浓度废水混合后采用“调节池+ABR反应器+A/O反应池+沉淀池+臭氧氧化”的组合处理工艺 。
处理效果：2017年9月设施设备安装完成开始调试，调试3个月后运行基本稳定，出水水质CODcr平均在100 - 180mg/L，满足临港化工园区污水处理厂的接收标准，CODcr平均去除率达到95%以上 。2017年12月通过竣工验收，验收监测结果显示CODcr：80 - 150mg/L，SS：70 - 100mg/L，NH₃-N：0.5 - 10mg/L，pH：6.54 - 7.87，能满足环评要求和临港园区污水处理厂的接收标准 。
ABR反应器参数：钢筋混凝土结构，尺寸为2500mm×12600mm×7000mm，有效容积为160m³，水力停留时间76.8h ，采用升流式混合型厌氧反应器形式，底部进水，共分5格 。
城市污水深度处理 - 絮体管理策略
公司名称：北京高碑店污水处理厂
项目背景：作为国内特大型污水处理厂，北京高碑店污水处理厂处理规模庞大，每日处理污水量可达百万吨级 ，处理的污水涵盖大量城市生活污水及部分工业废水，进水水质复杂，氮磷含量高且波动大，原有处理工艺在应对氮磷高效去除方面存在挑战。
应用过程：彭永臻院士团队对其活性污泥系统开展改造。借助精准的水质监测系统，实时把握进水水质水量变化，在此基础上动态调整曝气参数，优化水力搅拌模式，促进活性污泥絮体形成有利于厌氧氨氧化菌和聚磷菌协同生长的结构。同时，采用先进的污泥回流控制技术，合理调控污泥龄，为功能微生物营造适宜的生存环境。
处理效果：经过应用絮体管理策略，脱氮除磷效率显著提升，氨氮去除率稳定保持在 97.7%±1.3% ，总磷去除率达到 97.4%±0.7% ，生物膜中厌氧氨氧化菌丰度大幅提高至 12.5%，出水水质稳定达到地表水准Ⅳ类标准，极大地减轻了对周边水体的污染负荷。
面临的挑战与解决方案
温度敏感性
问题：厌氧氨氧化菌最适温度为30-35℃，远高于我国大部分污水处理厂的运行水温
解决方案：
- 开发低温适应性菌种，如Candidatus Scalindua sp.在10-30℃条件下仍具活性
- 优化反应器设计，如上流式固定床反应器、膜生物反应器等在低温条件下的应用
- 在低温环境运行时，通过降低进水负荷来保证处理效果
启动时间长
问题：厌氧氨氧化菌生长缓慢，倍增时间约为2周，导致系统启动时间长
解决方案：
- 硝酸盐驱动原位氧化策略，将启动时间从47天缩短至17天
- 优化启动条件，投加有机物或无机物强化厌氧氨氧化菌富集
- 利用成熟颗粒污泥作为种泥，加速启动过程
工艺稳定性
问题：在低氨氮城市污水中维持厌氧氨氧化菌的优势种群具有挑战性
解决方案：
- 多途径耦合提升脱氮效能，如与DNRA、光催化技术耦合
- 外源铁干预调控Fe–N代谢，添加铁氧化物、亚铁血红素等增强生物膜稳定性
- 基于群体感应调控通路，增强菌群环境抗性
未来发展趋势
厌氧氨氧化技术正朝着更高效、更稳定、更经济的方向发展，未来在污水处理领域的应用前景广阔。
技术集成化
将厌氧氨氧化与更多处理工艺集成，形成高效协同的处理系统：
- 与微生物电解池(MEC)整合，实现脱氮与能量回收的双重目标
- 与膜技术结合，提高出水水质和系统稳定性
- 开发多种污染物同步去除的一体化工艺
应用主流化
从高氨氮废水的侧流处理向主流城市污水处理扩展：
- 突破低温、低氨氮等限制因素
- 开发适用于主流条件的工艺控制和运行策略
- 实现城市污水处理厂的能源自给和碳中和运行
管控智能化
利用先进监测技术和智能控制策略提升系统性能：
- 开发在线监测和预警系统
- 应用人工智能优化工艺运行
- 实现精准控制和智慧运维
厌氧氨氧化技术作为下一代污水处理的核心技术，正在全球范围内快速发展并推广应用。随着技术的不断成熟和创新，预计到2030年，采用厌氧氨氧化技术的污水处理设施将增长至目前的3倍以上，为全球水环境保护和可持续发展作出重要贡献。