污水处理技术工艺

低CN比废水生物脱氮技术的发展及应用!

发布日期:2020-01-02 / 发布者:鸿淳环保科技 / 点击:

传统的生物脱氮方法在废水脱氮中起着一定的作用,但仍存在许多问题。氨氮总硝化需要大量氧气,增加了电耗;C/N比低的废水需要有机物碳源;工艺流程长,面积大,基建投资高..

近年来,在生物脱氮领域出现了许多新工艺,包括同步硝化反硝化、短程硝化反硝化、厌氧氨氧化和自养脱氮。

1、同步硝化反硝化(SND)

自20世纪80年代以来,研究人员已经观察到,在没有明显缺氧或厌氧相的活性污泥法过程中,大量氮的非同化损失,即在反硝化过程中存在氧气,而在硝化过程中存在低氧气。 在这些系统中,硝化和反硝化往往发生在相同的条件下或在相同的处理空间。 这种现象被称为同步硝化反硝化(snd) ,一些研究者也将这种反硝化过程称为好氧反硝化。

工艺微生物学家在纯种培养的研究中发现,硝化细菌和反硝化细菌有非常复杂的生理多样性,如:Roberton和Lloyd等证明许多反硝化细菌在好氧条件下能进行反硝化;Castingnetti证明许多异养菌能进行硝化。这些新发现使得同时硝化反硝化成为可能,并奠定了SND生物脱氮的理论基础。硝化与反硝化的反应动力学平衡控制是同步硝化反硝化技术的关键。

与传统工艺相比,该工艺具有明显的优点: (1)节省了反应器容积和结构面积,减少了投资; (2)在一定程度上避免了 no2氧化为 no3和 no2还原为 no2的过程,缩短了反应时间,节约了反应时间和有机碳。 (3)反硝化的碱性可以弥补硝化的碱性消耗,简化 ph 调节,降低运行成本。 Mbbr 是一种典型的同步硝化反硝化过程。

采用MBBR工艺的原理是通过添加一定数量的悬浮载体来提高反应器的处理效率,以提高反应器中的生物量和生物种类。由于填料密度接近水,曝气时与水完全混合,微生物生长的环境为气,液,固三相..载流子在水中的碰撞和剪切,使空气气泡更小,增加氧气的利用率..此外,每个载体内外都有不同的生物种类,内部生长了一些厌氧菌或兼性细菌,外部很好地培养细菌,使每个载体都是一个微反应器,使硝化反应和反硝化反应同时存在,从而提高了处理效果。

2. 短程硝化反硝化(sharon)

1975年,voets等人发现硝化过程中亚硝酸盐积累现象,首次提出短程硝化反硝化生物反硝化的概念。1986年,sutherson等人。证实了它的可行性。国内外研究表明,与传统硝化反硝化相比,短程硝化反硝化可减少约25%的需氧量和能耗;节省反硝化阶段所需的有机碳源,降低运行成本;缩短HRT,减少反应器容积和占地面积;减少污泥产量;降低硝化产生的酸度可部分中和反硝化产生的碱度。

因此,对于许多低C/N比废水,目前典型的工艺有硝化细菌和固定化微生物单级生物脱氮工艺,单反应器通过亚硝酸盐去除氨氮(Sharon)工艺。

夏伦工艺是荷兰代尔夫特理工大学开发的一种新型脱氮工艺..其基本原理是利用氨氧化细菌在好氧条件下在同一反应器中将氨氮氧化为亚硝酸盐氮,然后在缺氧条件下将亚硝酸盐氮脱氧到N2,利用有机物作为电子供体..控制亚硝酸盐阶段的氨氧化是过程的关键。

SHARON工艺是成功的:

(1) 温度是提高硝化细菌竞争能力的重要因素;

(2)利用污泥停留时间(srt)和水力滞留时间(hrt)的同一性,在无污泥回流的条件下,可控制污泥停留时间长于亚硝酸菌的生成时间,短于硝酸菌的生成时间,实现硝酸菌的“洗涤” ,使反应器主要用于亚硝酸菌;

(3)控制较高的pH值不仅能抑制硝酸细菌,而且消除游离亚硝酸盐(FNA)对亚硝酸盐细菌的抑制。

1998年,荷兰已投入运行这样的污水处理厂。

莎伦法虽然采用好氧/缺氧间歇运行方式,取得了良好的效果,但不能保证出水中氨氮浓度较低。该工艺更适合于高浓度氨氮废水的预处理或旁路处理。

3.厌氧氨氧化工艺

1994年,Kuenen等人。发现一些细菌在硝化反硝化反应中可以以硝酸盐或亚硝酸盐作为电子受体将氨氮氧化为N2和气态氮化物。1995年,Mulder等人。发现氨氮在厌氧条件下会消失,氨氮的消失与硝酸盐的消耗呈正相关。很快,范德格拉夫等人。进一步证实了该过程是微生物的反应,实验结果也表明亚硝基氮是一种更关键的电子受体。因此,anammox的完整定义可以定义为在厌氧条件下,以氨氮为电子供体,亚硝基氮为电子受体,将其转化为NZ的微生物反应过程。

ANAMMOX过程主要使用流化床反应器,因为它是直接使用氨作为电子供体,没有氧气,没有外部的有机碳源,以保持反硝化的厌氧条件下,无需增加额外的酸中和剂,这是降低了能量消耗和操作成本。也避免了由于添加中和剂可以造成二次污染。

由于NH3-n和NO2-n同时存在于反应器中,因此厌氧氨氧化工艺与预硝化工艺相结合是非常必要的。此外,硝化过程只需将部分NH3-n氧化为NO2-n..据此,荷兰德尔福特理工大学研发了SHARON-ANAMMOX联合工艺,将SHARON反应器出水作为ANAMMOX反应器的进水,具有耗氧量低、污泥产生量低、不需要额外的有机碳源等优点,具有良好的应用前景,已成为生物脱氮领域的研究热点。

4. 自养脱氨(佳能)

与其他工艺相比,整个自养氮系统的优点如下:

(1)无需添加有机碳源。 因此,处理低 c / n 比的废水可节约大量能源

(2) 不需要提供亚硝态氮。高氨氮废水可直接进入反应器;

(3)系统虽然要求限氧,但对厌氧的要求并不严格,因此在实际操作中氧的控制比较容易。 目前,自养脱氮系统的处理能力仍然很低,机理尚不清楚,但接种体容易大量生长,接种的硝化污泥容易在活性污泥法中产生,说明该系统可以应用于工程实践。 限氧自养硝化反硝化(oland)工艺是一种典型的自养脱氮工艺。

Kuai等人提出了Oland工艺,该工艺的关键是控制活性污泥反应器中的溶解氧,使硝化过程只进行到氨氮氧化至亚硝酸盐阶段。由于缺乏电子受体,NH3-N氧化产生的NO2-n氧化未反应NH3-N形成N2。反应机理是亚硝酸盐菌(Nitrosomonas)催化的NO2的异化反应..

有研究表明,亚硝酸盐的细菌和硝酸菌对氧的亲和力不同,氧饱和度恒定亚硝酸盐的细菌通常是0.2〜0.4mg的/ L,硝酸1.2-1.5mg / L的细菌,在低DO条件下,亚硝酸盐的细菌硝酸细菌的生长率降低,但比细菌亚硝酸盐硝酸盐的细菌减少得更快,亚硝酸菌导致细菌在硝酸盐的生长速度,对生物膜细菌体亚硝酸菌,亚硝酸盐氮出现堆积。 OLAND工艺不同的是,以消除亚硝酸盐的大量积累,使用这些2种类型的动力学菌,硝酸菌的。但到目前为止,还不清楚这些微生物种群和反硝化菌是否正常有关。

OLAND工艺是在低DO浓度下维持亚硝酸盐的积累,但活性污泥易分解和丝状膨胀。因此,低do对活性污泥沉降和污泥膨胀的影响有待进一步研究。

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