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污水處理干貨:厭氧氨氧化工藝 VS 硝化-反硝化工藝

文章出處:   責任編輯:   發(fā)布時間:2017-08-16 15:39:47    點擊數(shù):-   【

污水處理工藝的進步,為改善人居環(huán)境,推動人類文明進步有著深遠的意義。今天力鼎環(huán)保將為您揭秘兩種污水處理工藝:厭氧氨氧化工藝、硝化-反硝化工藝。

1、厭氧氨氧化工藝與硝化-反硝化工藝對比

早在1976年,Broda預言在自然界中存在一種以NO-2NO-3作為電子受體把NH+4氧化成N2的化能自養(yǎng)型細菌.直到1995年,Mulder等處理酵母廢水的反硝化流化床反應器內(nèi)發(fā)現(xiàn)了NH+4消失的現(xiàn)象,從而證實了厭氧氨氧化反應的存在.

厭氧氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation,Anammox)是在缺氧條件下以亞硝酸鹽(NO-2)為電子受體將氨(NH+4)轉(zhuǎn)化成氮氣(N2),同時伴隨著以亞硝酸鹽為電子供體固定CO2并產(chǎn)生硝酸鹽(NO-3)的生物過程.執(zhí)行該過程的微生物稱之為厭氧氨氧化菌(Anaerobic ammonium oxidation bacteriaAAOB)。由于氨氧化細菌(Ammonium oxidation bacteria,AOB)可將氨氧化成亞硝酸鹽,為AAOB提供基質(zhì),所以目前對厭氧氨氧化工藝的應用通常與短程硝化(亞硝化)聯(lián)系在一起. 1為亞硝化-厭氧氨氧化工藝與傳統(tǒng)的硝化-反硝化工藝的對比,通過對比可知亞硝化-厭氧氨氧化工藝具有如下優(yōu)點:

污水處理工藝對比

1亞硝化-厭氧氨氧化工藝與傳統(tǒng)的硝化-反硝化工藝的對比 

       ①厭氧氨氧化在缺氧條件下進行,無需氧氣的供應,可節(jié)省62.5%的能源消耗.

       ②厭氧氨氧化以無機碳(CO2HCO-3)為碳源,無需投加有機碳,大大節(jié)省了碳源.

       ③亞硝化-厭氧氨氧化所產(chǎn)生的CO2與普通的硝化-反硝化系統(tǒng)相比減少90%.

       ④AAOB生長緩慢、產(chǎn)率低,因此工藝剩余污泥量少,污泥處置費用低.

       ⑤厭氧氨氧化氮去除率及氮去除負荷較高,從而能夠減少工藝占地面積,降低工藝基建成本。

在該環(huán)節(jié)起至關重要的厭氧氨氧化菌(AAOB),是一群分支很深的浮霉狀菌。AAOB生長緩慢,在30~40℃條件下,其倍增時間為10~14 d,細胞產(chǎn)率為0.11 g(VSS)/g(NH+4),如果對培養(yǎng)條件進行優(yōu)化,其倍增時間可縮短至4.8 d,AAOB為地球氮循環(huán)做出了巨大貢獻,目前已在自然環(huán)境和人工環(huán)境中發(fā)現(xiàn)了大量AAOB的存在.其中厭氧的自然生態(tài)系統(tǒng)包括:海洋沉積物和海洋水體、淡水沉積物和淡水水體、紅樹林地區(qū)(以及陸地生態(tài)系統(tǒng)等.而在人工生態(tài)系統(tǒng)中包括:污水處理廠、海洋循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)、垃圾滲濾液處理系統(tǒng).此外,人們以各種環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的AAOB作為基礎,將其引入污水處理系統(tǒng),循序漸進地對AAOB進行馴化培養(yǎng)以處理各類廢水,包括實驗室規(guī)模、中試規(guī)模及實際規(guī)模的污泥消化液、垃圾滲濾液、焦化廢水、味精廢水、養(yǎng)豬廢水(以及制藥廢水等)。

2、你所不知道的厭氧氨氧化技術國際影響力!

主流厭氧氨氧化技術,一直是國內(nèi)外專業(yè)人士癡迷探索的工藝,它具有著獨特的魅力,它的高節(jié)能低排放,理論上可以降低63%的能耗需求,基本不需要有機碳源,還能降低80%的污泥產(chǎn)率。現(xiàn)狀是,在國際上,很多學者和研究機構(gòu)、公司在持續(xù)性開發(fā)主流厭氧氨氧化工藝,每個團隊都想盡快在世界范圍內(nèi)領先摘取這只明珠并領先國際同行。

令人羨慕不已的是,在國內(nèi)外學者機構(gòu)大規(guī)模中試研發(fā)的同時,一個大規(guī)模的污水廠,新加坡樟宜再生水廠,率先在國際上實現(xiàn)了主流厭氧氨氧化??梢哉f,這也是目前世界上第一個、也是規(guī)模最大的主流厭氧氨氧化項目。新加坡PUB前首席專家曹業(yè)始博士在前不久《中國城鎮(zhèn)污泥處理處置技術與應用高級研討會》上的演講中向中國同行展示了樟宜再生水廠短程硝化-主流厭氧氨氧化(PN/A)的運行效果,成為環(huán)保界一大亮點事件。見圖2

曹博士演講圖

2曹博士演講圖

3、主流厭氧氨氧化技術能被效仿嗎?

新加坡樟宜再生水廠,率先在國際上實現(xiàn)了主流厭氧氨氧化。

樟宜污水廠的先天獨特優(yōu)勢是:常年水溫保持在27-32度,且樟宜廠生物池總的SRT僅僅是5天。僅此2點,國內(nèi)污水廠根本無法效仿這條技術路線(除非設計規(guī)范和排放出水水質(zhì)指標進行調(diào)整)。即便南方地區(qū)也很難實現(xiàn),因為目前的設計SRT都是在15d以上,這種條件下亞硝酸鹽氧化菌很難抑制。

如果利用南方地域幾個月的高水溫季節(jié),設計一個短SRT系統(tǒng),是可以嘗試模范樟宜這種step-feed&SRT模式。

其實,樟宜項目的成功,不但是得益于當?shù)氐臒釒ё匀粭l件,還有一個重要的原因,PUB的強大的國際一流的應用型研究技術團隊和卓有成效的研究,這個技術團隊的研究方向與國際緊密接軌。

其實,未來主流厭氧氨氧化在低水溫地區(qū)的應用還要很長路要走,水溫從30度到10度,Anammox的比活性要降低10倍,這個技術瓶頸目前還沒有突破。在中國大多數(shù)地域,一年水溫變化較大,在主流實現(xiàn)ANAMMOX穩(wěn)定過程的路還很遙遠。