编辑推荐：
该综述聚焦部分反硝化 - 厌氧氨氧化（PDA）工艺，探讨其利用废水及污泥中有机物作碳源的进展。介绍水解酸化、Fe-C 微电解等技术提升有机物可生化性，讨论多种优化策略，展望工艺应用及需解决的问题，助力低碳高效污水处理。
部分反硝化 - 厌氧氨氧化（PDA）工艺是污水处理中颇具潜力的可持续脱氮技术，适用于城市污水主流脱氮、富氨废水厌氧氨氧化（anammox）的抛光处理以及含硝酸盐和氨废水的同步处理。尽管 PDA 工艺可减少超 40% 的外部碳源消耗，但仍需额外碳输入。污水处理系统中废水和污泥本身含有有机物，然而这些碳源常难以被反硝化菌利用，高效利用这些有机物对推进节能型污水处理至关重要。
碳源类型
- 废水衍生碳源：厌氧氨氧化工艺通常无需外部碳源，但部分反硝化（PD）过程需要碳源以提供 NO2-。富含易生物降解有机物（RBOM）的废水一般需先去除有机物才适合厌氧氨氧化处理，而本综述重点关注适合厌氧氨氧化处理但缺乏 RBOM 的废水类型，如生活污水。
- 污泥衍生碳源：废水生物处理过程中产生的剩余污泥（WAS）是一把双刃剑，对其合理利用有助于实现更可持续的废水生物脱氮工艺。研究表明，厌氧污泥发酵产生的挥发性脂肪酸（VFAs）可支持 NO3-的还原。例如，刘等人通过原位发酵利用 WAS 作为碳源生产 VFAs，实现了营养物质的同步去除。
提升有机物利用的技术与策略
- 水解酸化（HA）：能提高难降解有机物的可生化性，促进其转化为易被反硝化菌利用的碳源。
- Fe-C 微电解：可改善有机物的可生化性和转化效率，有助于提升碳源的可用性。
- 延长水力停留时间（HRT）：为有机物的分解和转化提供更充足的时间，增加易生物降解有机物的供应。
- 功能性微生物富集：通过富集特定的微生物群落，增强对有机物的利用能力和脱氮效果。
- 酶预处理：利用酶的催化作用分解复杂有机物，提高其可生化性。
- 微生物共培养：不同微生物之间的协同作用可优化有机物的代谢和脱氮过程。
面临的挑战
- 废水原位利用难：废水中的难降解有机物（ROs）用于 NO3-还原为 NO2-以供应厌氧氨氧化过程时，面临生物降解效率低、降解时间长以及厌氧处理过程中可能产生有毒中间产物等问题，使得工艺复杂化。尽管水解酸化工艺可提升利用效率，但功能性微生物的富集耗时，且系统稳定性常受环境因素影响。
- 副产物处理：如氨氮等副产物的处理需要开发经济有效的方法。
经济可行性
与传统的外部碳源（如乙酸钠、甲醇、葡萄糖）相比，整合废弃物衍生碳源（尤其是废水和污泥衍生的有机物）具有显著的经济优势。商业碳源的成本通常在每千克化学需氧量（COD）1-8 元人民币之间，其中乙酸钠、甲醇和葡萄糖的价格分别约为 7.9、1.3 和 3.3 元 / 千克 COD，这些成本会增加污水处理的运营费用，而利用废弃物衍生碳源可降低对外部碳源的依赖，减少成本。
未来研究方向
未来研究应优先考虑在 PDA 工艺中高效整合这些废弃物衍生有机物，并开发经济有效的方法处理副产物（如氨氮）。此外，还需提出切实可行的路线，包括优化发酵条件、系统整合、实际条件下的稳定性以及技术经济评估等，以推动 PDA 工艺利用废弃物衍生碳源的全面应用，朝着碳中和且经济高效的污水处理目标迈进。
结论：部分反硝化工艺为厌氧氨氧化工艺提供稳定的 NO2-提供了有前景的解决方案。高效整合废弃物衍生有机物可显著降低对外部碳源的依赖，增强 PDA 系统的可持续性。水解酸化、Fe-C 微电解、延长 HRT、微曝气、酶预处理和微生物共培养等策略已被证明可提高碳的生物利用度，支持稳定的脱氮效果。
