污水处理技术工艺

浅议厌氧氨氧化在污水处理中的应用

发布日期:2019-05-25 / 发布者:鸿淳环保科技 / 点击:

引言

随着人口的增加、工农业的发展和城市化进程的加快,高浓度氮磷生活污水、工业废水和农田地表水流入湖泊、水库、河流和海湾水域。藻类和其他植物大量繁殖,导致水体富营养化。因此,以控制富营养化为目的脱氮除磷已成为世界各国的主要目标。高浓度氨氮废水往往缺少碳源,Anammox工艺不需要外加碳源。它能在缺氧条件下实现氨氮的高效去除,且工艺流程短,运行成本低。因此,它吸引了国内外学者的广泛研究。

一、厌氧氨氧化反应机理

nh 4+长期被认为是化学惰性的,需要在有氧条件下通过多功能氧化酶的作用被氧化。1977年,Broda计算热力学计算,预测自然界中存在的微生物,可以以亚硝基作为电子受体进行氨氧化反应。1995年,荷兰学者穆德在反硝化流化床反应器中发现氨氮在硝酸氮消失的同时也有氮气形成,并将其命名为“anammox”。Van de Graaf等人随后通过大量的实验证明了anammox的生物过程,并利用15n标记的氮化合物证明no2−是anammox的关键电子受体,而不是之前认为的no3−,厌氧氨氧化的可能代谢途径如图1所示。因此,anamox是厌氧氨氧化细菌在厌氧条件下使用no2−作为电子受体,将氨氮氧化为氮的生物过程。羟胺(nh 2oh)和肼(n2h 4)是厌氧氨氧化过程的中间产物,其中羟胺是最可能的电子受体。羟胺是由no2−还原产生的,进而提供了将肼转化为氮所需的当量电子量。

在SBR反应器中富集厌氧氨氧化细菌的过程中,根据化学计量和物质平衡,提出了厌氧氨氧化反应的可能总反应方程。

1NH4++1.32NO−+0.066HCO3−+0.13H+→1.02N2+0.26NO3−+0.066CH2O0.5N0.15+2.03H2O(1)

二是影响厌氧氨氧化的主要因素

2.1 基质浓度

通常,NH3-N和NO2-N是厌氧氨氧化的限制性底物。国内许多学者已经证明,NO2-N与NH3-N的比例对厌氧氨氧化过程的反硝化效率有很大影响。张树德等人提出,进水中NO2-N与NH3-N的适宜比例为1.3,而杨兰认为,当进水中NO2-N与NH3-N的比例为1.16时,厌氧氨氧化反应将继续进行。李东在研究城市污水在室温下与低氨氮的厌氧氨氧化反应时发现,在一定的浓度范围内,增加NO2-N和NH3-N浓度有利于提高厌氧氨氧化生物滤池的总脱氮负荷,但不能保证在一定的浓度范围内,厌氧氨氧化生物滤池的总脱氮负荷。试验结果表明,NH3-N和NO2-N浓度越高,对厌氧氨氧化过程的性能有一定的影响。

2.2 温度

对于微生物来说,温度会影响酶的活性,进而影响微生物的代谢,最终导致不良的反硝化。因此,温度也是影响厌氧氨氧化的重要因素。Zheng Ping通过实验研究了温度对厌氧氨氧化的影响,发现当温度从15°C上升到30°C时,反应速率逐渐升高。当升至35°c时,反应速率下降,最佳温度被认为约为30°c。徐青云等人分别在25、30、35、40°c的条件下研究了厌氧氨氧化反应,得到了40°c的最佳反应温度。然而,一些国外学者已经开始使用18°C的sbr反应器进行厌氧氨氧化,这表明厌氧氨氧化过程也可能在中低温下开始,为厌氧氨氧化在环境污水处理中的可行性提供依据。

2.3 PH

NH_3-N和NO_2~-在水溶液中发生解离,pH值对厌氧氨氧化有影响。郑平等人认为anammox的最适pH值为7.5~8.0,Antoniou等人计算出的anammox细菌的最适pH值为7.61。通过实验,陈曦、崔立峰等人发现,当pH值从6.50增加到7.80时,Anammox的速率逐渐增大。当氨氧化速率和TN去除率继续上升到9.00左右时,氨氧化速率和TN去除率下降。直到接近零。厌氧氨氧化的最适pH值为7.80左右。综上所述,由于厌氧氨氧化反应器的启动、污泥接种等条件的不同,研究者得出的结论也有所不同,但仍然可以看出,厌氧氨氧化反应器的最佳pH值在7.0~8.0之间。总之,由于启动和接种污泥的条件不同,研究者得出的结论也不尽相同。

2.4水力停留时间(HRT)

刘成亮直接启动UASB反应器,使用厌氧氨氧化细菌筛选并适应厌氧污泥。结果表明,HRT缩短,系统的脱氮效率波动。 NO2-N,NH3-N和TN平均去除率超过70.0%;魏伟等。确认系统HRT太短,这将导致含氮污染物的不完全去除。如果HRT太长,污泥可能已经解体; Jinrencun等人使用普通的好活性污泥作为接种污泥。在固定进水浓度和HRT逐渐降低的策略下,成功启动了新型厌氧氨氧化折流板反应器(ABR)。

2.5其他影响因素

厌氧氨氧化工艺要求技术要求高,光照、溶解氧等限制因素对厌氧氨氧化具有重要作用。光照对厌氧氨氧化细菌的活性有抑制作用,降低了30到50℃的氨去除率。当做>2mol/l时,厌氧氨氧化细菌的活性会被完全抑制,但这种抑制是可逆的。

iii。厌氧氨氧化在污水处理中的应用

3.1垃圾渗滤液

随着填埋场时间的延长,渗滤液往往含有高浓度的氨氮,但有机物浓度相对较小,C/N比值严重失调,成为一种难以处理的高氨氮废水。深圳下坪垃圾渗滤液处理厂采用SBR反应器实现了CARON工艺。结果表明,DO控制在1mg/L,进水NH3-N<800 mg/L,NH3-N负荷<0.46kg/(m3/d)。NH3-N和TN的去除率分别大于95%和90%.周少奇采用UASB生物膜系统,接种垃圾渗滤液处理活性污泥,启动ANAMM0X反应。以含NH3-N和NO2-N的废水为进水.结果表明,对NH3-N、NO2-N和TN的去除率分别为99.8%、98.8%和90.2%。在后续运行中,处理效果稳定,去除NH3-N、NO2-N与生成NO3-N的比例为1≤1.61≤0.25,出水pH稳定在8.3左右,碱度变化不大。

3.2污泥消化液

如果采用厌氧氨氧化技术对污泥消化上清液进行脱氮处理,生物脱氮装置的负担将大大降低,氧气供应量减少,能耗和运行成本降低。荷兰Delf大学开发的SHANRON-ANAMMOX工艺在处理污泥消化上清液时表明,在SHANRON反应器的pH值为0.8 kg /(m3•d)的条件下,氮气不受控制。总去除率可达83%。 SHANRON-ANAMMOX工艺现在用于荷兰鹿特丹的Dokhaven污水处理厂,以处理污泥消化。荷兰代尔夫特大学以SHARONAN-ANAMMOX为基础开发了一种新工艺 - CANON工艺。 Vazquez-Padin等。在20℃下开始CANON过程,厌氧消化污泥作为脉冲氧化下的给水,除氮负荷达到0.8 kg /(m3•d)。

3. 3 猪场废水

猪场废水和其他牲畜废水也是高氨氮废水之一。荀方飞等。通过在SBR反应器中接种厌氧消化污泥培养厌氧氨氧化菌,成功地启动了厌氧氨氧化反应。通过正交试验,确定了厌氧氨氧化的最佳操作参数为pH7.5+0.1、温度33(+1)?当达到最佳操作参数时,NH3-N和NO2-N的去除率分别为98.47%和99.09%。

3.4 焦化废水

linlin等人在厌氧34°c、ph 7.5-8.5和hrt 33 h下成功启动了115d之后的厌氧氨氧化反应器,研究表明当摄入nh 3-n和no2-n的浓度分别约为80毫克/升和90毫克/升时,负载量可达160m g/(l•d),系统的去除率为nh 3-n和no2-n,分别达到86&lock;GT;和98&lock;GT;并将其去除率提高到75%.

iv。厌氧氨氧化工艺低氨氮废水的研究进展

近年来,国内外学者对厌氧氨氧化工艺在低氨氮废水处理中的应用进行了大量的研究。Kuypers等人发现,黑海中的Anammox细菌可以有效地消耗从黑海表面进入低厌氧区的无机氮,表明在氨氮含量很低的情况下,Anammox反应也可以顺利进行。在厌氧复合床上运行165天后,傅立霞成功启动了厌氧氨氧化反应器。TN容积负荷达到0.17 kg/(m3·d),NO2-N和NH3-N去除率分别为100%和93%。在低氨氮条件下,朱跃奇以混合河流污泥为接种源,采用厌氧折流板反应器(ABR)启动厌氧氨氧化反应。连续运行4个月后,系统出水趋于稳定。当NH3-N和NO2-N的容积负荷分别为3.91g/(m3/d)和3.21g/(m3/d)时,平均去除率分别为85.7%和98.8%。

城市污水具有低C / N和低有机质浓度的特点。王均安以城市生活污水为研究对象,采用SBR反应器,通过生物过滤器上部通气控制DO浓度,处理载氧水,常温下同时进行亚硝化 - 厌氧。氨氧化试验。在SBR勘探试验中,NH3-N消耗率为0.164-0.218 kg /(m3•d),NO3-N生产率为0.026-0.036 kg /(m3•d),TN去除率是0.124-0.194千克。 /(m3•d),去除率为65%-75%;在随后的改进试验中,通过提高温度,增加非曝气操作时间和增加厌氧氨氧化细菌生物量,将TN去除效率增加至77-。 88%。

结束语

在厌氧氨氧化生物脱氮过程中,氨氮经过最短的化学路线,有效地节约了能耗和资金投入,具有广阔的应用前景。

浅议厌氧氨氧化在污水处理中的应用

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