在污水處理領域，低基質CANON工藝因其無需外加碳源、低能耗的特點，成為高氨氮廢水處理的重要技術方向。然而，曝氣方式作為影響工藝脫氮效能的核心因素，其優(yōu)化對提升系統(tǒng)穩(wěn)定性具有決定性作用。本文基于最新研究進展，探討不同曝氣模式對CANON工藝的影響機制及優(yōu)化策略。

一、CANON工藝的技術特點與挑戰(zhàn)

CANON工藝通過將短程硝化與厭氧氨氧化耦合于同一反應器，實現(xiàn)氨氮高效轉化為氮氣。其優(yōu)勢在于曝氣量較傳統(tǒng)工藝降低60%以上，且無需有機碳源。但在低基質條件下，該工藝面臨兩大挑戰(zhàn)：一是氨氧化菌（AOB）生長速率低于亞硝酸鹽氧化菌（NOB），易導致NOB過度增殖；二是溶解氧（DO）控制精度要求極高，需在0.3-1.0mg/L的狹窄范圍內維持亞硝酸鹽積累。

二、曝氣方式對脫氮效能的影響機制

研究表明，曝氣模式的差異直接影響微生物群落結構與污染物去除效果。連續(xù)曝氣雖能維持穩(wěn)定的DO環(huán)境，但易造成NOB適應低氧條件而大量繁殖。實驗數(shù)據(jù)顯示，連續(xù)曝氣條件下，NOB占比可達35%，導致總氮去除率（NRE）僅30.5%。相比之下，間歇曝氣通過周期性缺氧-好氧切換，可顯著抑制NOB活性。當采用20分鐘曝氣/20分鐘停歇的間歇模式時，NRE提升至76.7%，NOB豐度下降至1.02%。

這一現(xiàn)象的機理在于：

AOB的快速響應特性：間歇曝氣的高頻開/關模式更有利于AOB（如Nitrosomonas）的富集。AOB在每次曝氣初期迅速啟動氨氧化反應，而NOB因代謝速率較慢難以競爭底物。

DO梯度的選擇性抑制：曝氣階段末期DO濃度控制在1.0-1.3mg/L時，可穿透生物膜表層抑制NOB，同時保證AOB和厭氧氨氧化菌（AnAOB）的活性。宏基因組分析表明，此條件下Candidatus_Kuenenia（優(yōu)勢AnAOB菌屬）豐度達21.53%，顯著高于連續(xù)曝氣組的15.76%。

三、工藝優(yōu)化方向與工程應用

當前研究聚焦于通過精準控制曝氣參數(shù)提升系統(tǒng)效能：

動態(tài)DO調控技術：結合在線傳感器與智能算法，實時調整曝氣強度與時長。試驗發(fā)現(xiàn)，將曝氣階段DO峰值維持在0.8-1.0mg/L，非曝氣階段DO低于0.2mg/L時，TN去除率可達85%以上。

復合曝氣模式探索：部分學者提出脈沖曝氣與微孔擴散相結合的方式，在保證氧氣供給的同時增強生物膜內部傳質效率。小試結果顯示，該模式使氨氮容積負荷提高至0.8kg/(m3·d)。

在實際工程中，需注意以下要點：

填料選擇：SPR-1型懸浮填料（比表面積450m2/m3）可有效截留微生物，避免因頻繁曝氣導致的生物量流失。

碳源管理：盡管CANON工藝為自養(yǎng)脫氮，但低基質條件下適量補充有機碳（如乙酸鈉）可提升AOB活性，建議HCO??/NH??質量比控制在1.2-1.5。

四、未來發(fā)展趨勢

隨著傳感器技術與人工智能的融合，CANON工藝將向智能化、低碳化方向發(fā)展。例如，通過機器學習預測NOB活性變化趨勢，實現(xiàn)曝氣策略的前饋控制；開發(fā)耐低溫型AOB菌劑，拓展工藝在寒冷地區(qū)的應用潛力。此外，耦合電化學強化技術可能成為突破低基質限制的新途徑。

結語

曝氣方式的優(yōu)化顯著提升了低基質CANON工藝的脫氮效能，其核心在于平衡DO供給與微生物競爭關系。未來需進一步解析生物膜內微環(huán)境動態(tài)，開發(fā)更精準的控制策略，推動該工藝在市政污水深度處理中的規(guī)?；瘧?。