污水处理技术工艺

厌氧氨氧化工艺处理低氨氮废水

发布日期:2019-06-10 / 发布者:鸿淳环保科技 / 点击:

目前,世界各地已完成厌氧氨氧化工程100多项,其中88项为综合工艺,12项为亚工艺。其中大部分用于中温和高氨氮废水的处理,世界上只有两种用于低氨氮废水的处理。因此,本文对该工艺的功能细菌和基因、影响因素、反应器结构和工程应用进行了综述,为厌氧氨氧化技术在低氨氮废水处理中的应用提供了科学依据。

厌氧氨氧化细菌分类AnAOB广泛存在于深海火山灰和海洋低氧水中。 24%至67%的海洋氮来自厌氧氨氧化过程,并在地球氮循环中起重要作用。它主要是真菌和厌氧氨氧化部门的真菌。 “Bergey的系统细菌学手册包含8种8种厌氧氨氧化细菌,如表1所示。

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anaob的五个属是anammoxoblous、broadia、jettenia、kuenenia和scandua。anammoxoblous可氧化丙酸,因此丙酸可用于菌株筛选;broadia以二氧化碳为碳源,不能氧化小分子有机酸;jettenia对已鉴定的anaob中的NO-2的耐受性最强,能耐受高于322 mg/l的NO-2-N;kuenestgtgaritensis是第一个获得fu的anaob。在生物过滤器中发现的ll基因序列;鳞毛酵母是一种能自养的。A型兼性厌氧菌,球形,以二氧化碳为唯一碳源。

无氮细菌和功能基因

生物脱氮工艺的主要功能微生物包括氨氧化细菌(AOB),氨氧化古细菌(AOA),亚硝酸盐氧化细菌(NOB),AnAOB和反硝化作用。细菌(反硝化菌)等的转化机制如图1所示。

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部分硝化-厌氧氨氧化工艺主要依靠AOB和ANAOB。功能菌、功能基因及其原理见表2。除aob和anaob功能基因外,还列出了nob和反硝化细菌功能基因。在部分硝化-厌氧氨氧化过程中,需要调节菌群结构,促进AOB和ANAOB的优势。第二部分和第三部分讨论了调节方法。

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部分硝化过程的影响因素

利用厌氧氨氧化工艺处理含氮废水 ,首先需要进行短程硝化,将NH+4-N转化为NO-2-N。尤其采用两段式厌氧氨氧化工艺处理低氨氮废水,如何实现氨氮的部分亚硝化,维持亚硝化比例是技术难点。亚硝化反应可以通过控制反应条件,如DO、pH和温度等促进AOB生长并抑制NOB,主要控制条件如下:

DO

在单元方程中,氨氧化反应和亚硝酸盐氧化反应的氧饱和度浓度为0。3,1.1mg/l,即降低溶解氧浓度(do)对亚硝酸盐氧化反应有较明显的抑制作用,对氨氧化过程的影响较小。一般控制部分硝化过程ω(做)<unk;GT;0。5毫克/升。曝气模式的变化也可以抑制nob。在缺氧条件下突然曝气,aob可以立即适应并快速成长,但nob需要一段恢复期才能快速成长。

ph,游离氨,游离亚硝酸盐

pH对短程硝化的影响主要通过控制游离氨(FA)和游离亚硝酸(FNA)的浓度来影响AOB和NOB的活性。

FA对AOB的抑制浓度为10~150mg/L,而对NOB的抑制浓度为0. 1~1 mg/L。在较低pH( <7. 5) 的条件下,FNA对NOB产生强烈的抑制作用,其完全抑制浓度为0. 026~0. 22mg/L,同时AOB的活性降低50%。然而,反应器中较高的FA、FNA主要源于进水中较高的氨氮浓度,这也是部分亚硝化在高氨氮废水中易实现的原因。对于低氨氮废水,较难通过FA、FNA控制实现部分亚硝化。

温 度

AOB与NOB对温度变化均很敏感。当温度>15℃时,AOB的生长速率>NOB,当温度高于25℃时,这一趋势更加明显。报道氨氧化反应的最适温度为30 ℃。SHARON工艺利用这一特点,控制温度在30~35℃,水力停留时间介于NOB和AOB的最小污泥停留时间之间,从而筛选出AOB并淘汰NOB,以维持稳定的亚硝酸积累。另外,温度可以影响FA和FNA的化 学平衡,从而间接影响AOB与NOB的活性。对于高氨氮废水如污泥厌氧消化液,由于中温厌氧消化有利于废水保持较高温度。但在低氨氮污水处理方面,北方城市污水冬季温度低、水量大,低氨氮废水的冬季低温问题使其难以形成稳定的部分亚硝化。

接种污泥

通过强化活性污泥的氮化过程,利用aob显性细菌接种,可以缩短系统的启动时间,有利于低氨氮废水的短程硝化。例如,奥地利的斯特拉斯污水处理厂通过增加侧流中厌氧氨氧化物细菌的数量来增加污泥回流,同时也加强了奥布。然而,随着反应的进展,尤其是在低氨氮废水处理中,nob活性可以逐渐恢复。可能的解决办法是通过污泥处理来调节srt,并补充短程硝化污泥用于生物强化。

厌氧氨氧化过程的影响因素

厌氧氨氧化细菌的生成时间长,加倍时间为10至30d。它们容易受到有机物、无2-n、温度等因素的影响,造成系统启动时间长、污泥流失容易、运行稳定性差等问题。因此,调节厌氧氨氧化细菌的反应条件有利于系统的稳定运行。影响厌氧氨氧化过程的主要因素包括:

===碳氮比,有机质===

大量研究表明,反硝化过程释放的自由能高于厌氧氨氧化过程释放的自由能。NO-2-N的反硝化速度更快,反硝化细菌的生长速度更快。因此,当系统有机物含量较高时,厌氧氨氧化菌很难与反硝化菌竞争。当进水COD达到121 mg/L时,总氮去除率仍能维持,但随着进水COD浓度的不断增加和NOB活性的增加,厌氧氨氧化过程受到不利影响。进水Rho(COD)/Rho(NO-2-N)为2.92时,厌氧氨氧化菌受到抑制。

===温 度===

目前的研究发现,在北极海冰中,anaob的最低存活温度为-2。5°c,而最高生存温度为100°c深海热液喷口。虽然anaob的生存温度较高,但在不同的温度下其活性变化很大。当温度降至10°C时,厌氧氨氧化反硝化负荷比33°C减少91&lt;lunk;GT;。在低温条件下,anaob的活性会急剧下降,这是城市生活污水厌氧氨氧化过程中的一个难点。特别是在北方地区,家庭污水的温度受季节变化的影响较大。一般水温为10至25°c,而anaob的最适温度一般高于30°c。因此,如何驯化能在低温环境下保持高活性的芳烃,是该工艺冬季应用的一个突破。目前,关于低温条件下芳烃活性改善的研究较少。一般来说,低温下活性降低的问题可以通过增加生物质来解决。提高生物量的方法主要有污泥颗粒化、生物膜固定或细菌补充法。

=== NO-2-N===

高浓度的亚硝酸盐对AnAOB具有强烈的抑制作用。当ρ(NH + 4-N)和ρ(NO-3-N)<1000 mg / L时,AnAOB的活性不受抑制,但当ρ(NO-2-N)为100 mg / L时,观察到AnAOB的活性。完全被压制了。 5至126。浓度为9.5(0-2)时,AO(N-2N)被抑制。

厌氧氨氧化法处理低氨氮废水的研究进展

国内外厌氧氨氧化技术在污水处理系统中的研究和工程应用主要集中在处理高氨氮废水方面,但城市生活污水中氨氮的浓度较低。在低氨氮条件下,很难形成对nob的抑制作用,不易形成稳定的硝化反应。此外,由于anaob在低温下的低活性,降低了反硝化效率。因此,如何形成稳定的硝化反应,提高氨氮的低温活性,已成为厌氧氨氧化工艺处理低氨氮废水的关键。

目前,实验室研究初步证明,厌氧氨氧化工艺可用于处理低氨氮废水。连续流动UASB工艺用于处理低氨氮废水,ρ(NH + 4-N)和ρ(NO-2-N)分别为29.83.34 mg / L.启动和稳定运行11天后,TN去除率达到80%以上,足以达到GB 18918-2002“城市污水处理厂污染物排放标准”的I类A排放标准。厌氧氨氧化细菌颗粒污泥外层由AOB包裹,可有效消耗水中残留的DO,对内部AnAOB有一定的保护作用。同时,由于颗粒污泥具有良好的沉降性能,AnAOB得到有效保留。据信,应用于低氨氮城市污水处理的厌氧氨氧化工艺有望实现零能耗处理甚至能量生产。

用于厌氧氨氧化过程的反应器类型

由于氨氮是城市生活污水中的主要含氮污染物,生物脱氮过程主要包括硝化和厌氧氨氧化。反应器类型主要包括分段式(两级系统)和集成式(一级系统)工艺。两种类型。分裂过程是在不同的装置中进行两种反应,如沙龙-安纳莫克斯联合过程。这一过程的关键是首先进行部分硝化,从而为随后的厌氧氨氧化提供1:1。32 Hey(nh+4-n)/Hey(不-

2-N)。在垃圾渗滤液反硝化研究中,采用了SHARON-ANAMMOX组合工艺,温度控制在30℃,ρ(DO)为0.8~2.3 mg / L.在166d操作后实现部分亚硝化。氨氮和总氮的去除率分别达到97%和87%。

集成过程主要包括

CPNA, Pletelyautotrophic, and OLAND(oxygen liming) are also known as CPNA, anammox, and DEDEDEX.

通过在CANON中先接种亚硝化污泥20mL,待其稳定1d后接入厌氧氨氧化污泥30mL,在进水ρ( NH+4-N) 约为160mg/L、HRT为2h的条件下,经过50d的稳定运行,ρ ( TN) 去除负荷从1. 31kg /( m3·d) 逐渐提升至1. 47kg /( m3·d) 。分体式工艺虽然占地面积较大,但较一体式工艺可控性较好; 一体式工艺建设成本较低,占地面积少,易于运行和维护,能较好地避免NO-2-N的累积,但是一体式反应器启动时间长,微生物关系复杂,易受到NOB影响导致系统崩溃。因此,两种类型均各有优缺点,可根据具体水质情况以及建设条件等进行选择。

厌氧氨氧化法处理低氨氮废水工程应用实例

在工程应用方面,迄今为止,世界上有100多个实际项目使用厌氧氨氧化工艺,但它们主要集中在高浓度氨氮(&GT;500 mg/l)和低碳氮中,而非污水,如垃圾过滤器和污泥消化液,在低氨氮污水场工程中应用较少。目前,只有两个城市污水处理厂采用了主流的厌氧氨氧化工艺:一个是奥地利的斯特拉斯污水处理厂,另一个是新加坡的樟宜污水处理厂。

奥地利Strass污水处理厂

Strass污水处理厂将主流传统工艺(AB法)与侧流新型反硝化工艺(厌氧氨氧化)相结合。操作流程如图2a所示,可以看出,将废水预处理成吸附去除有机物的阶段,可以有效地防止过量有机物对厌氧氨氧化菌的抑制作用。之后,废水进入B级生物降解过程,即采用一体化厌氧氨氧化工艺进行反硝化。A阶段吸附了大量有机污泥,经过污泥排放、污泥浓缩、厌氧消化和脱水后,污泥厌氧消化液和污泥脱水液的氨氮浓度较高,采用侧流式厌氧氨氧化演示法进行反硝化。在侧流部分,通过旋风分离器(图2b)分离絮体(主要是AOB)和颗粒污泥(主要是ANAOB),以丰富厌氧氨氧化菌。在主流工艺中,除传统的污泥回流外,还需要回流流量测量过程中的污泥来实现AOB和ANAOB的生物强化。另外,部分污泥消化液定期回流至B级调节氨氮负荷。

这一过程的核心是生物强化。由于奥地利处于高纬度地区,四季的温度变化很大,冬季则是通过高富集度的厌氧氨氧化细菌回流;为解决城市污水中氨氮浓度低的问题,定期加入氨氮浓度高的污泥可消化液体,达到氨氮负荷。

新加坡樟宜污水厂

樟宜污水处理厂主要采用部分亚硝化 - 厌氧氨氧化工艺,其中缺氧池与好氧池的体积比为1:1,在好氧池中实现亚硝酸盐积累,在缺氧池中发生厌氧缺氧。 。氨氧化反应。该工厂日产量为80万吨,是新加坡最大的城市污水处理厂。由于新加坡位于热带地区,全年城市生活污水的水温维持在28-32°C,为自养反硝化过程提供了合适的条件。植物的NO-2-N积累率为76%,通过自养反硝化去除了37.5%的TN,通过常规硝化和反硝化去除了27.1%,剩余的TN存在于污水和剩余污泥中。与其他污水处理厂相比,樟宜污水处理厂的占地面积和能耗相对较低,出水ρ(TN)<5mg / L.

结论与展望

厌氧氨氧化是一种经济高效的反硝化工艺。与传统的脱氮工艺相比,该工艺节能效果显著,在低氨氮废水处理中具有广阔的应用前景。本文从功能菌、参数调节、反应器配置和工程应用等方面,阐述了厌氧氨氧化法处理低氨氮废水的研究与应用进展。但是,低氨氮废水处理的应用受到亚硝酸盐积累、厌氧氨氧化菌积累和冬季低温等诸多困难的制约。因此,如何在低温条件下实现低氨氮废水中稳定的亚硝酸盐积累,提高厌氧氨氧化菌的活性,是当前亟待解决的问题。

厌氧氨氧化工艺处理低氨氮废水

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