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第一期:改善现有污水处理厂的能耗效率:
2015年,美国水环境研究基金会WERF、国际水协会IWA以及纽约州能源研究与发展局NYSERDA联合发布了一份名叫AssessmentofTechnologyAdvancementforFutureEnergyReduction的报告。这份报告对18个专项技术领域进行了评估,评估内容包括其技术成熟度、对行业产生的影响以及推广应用潜力等方面。这份报告将18个专项技术领域划分为了三大主题进行评估分析,IWA微信公众号将向读者分四期分别进行介绍。第一期的主题是改进现有污水厂的能耗效率(ImprovingEnergyEfficiencyinExistingTreatmentFacilities/Processes).
该报告分析了包括厌氧氨氧化(主流短程脱氮)、厌氧微生物群落的基础理论的深化、生物沼气的加工、厌氧消化的预处理工艺以及好氧颗粒污泥系统。报告结果显示,主流短程脱氮和热解/气化最有可能在近期得到工程化实践。这几项技术是报告所评估技术中最成熟的,而且它们的实施投放也相对较短;同时,主流短程脱氮和主流厌氧处理则被认为能在近期对污水行业的能源利用产生重大影响。另外报告也强调,厌氧微生物种群的基础研究是对上述两项技术日后发展,以及对既有厌氧消化技术优化的关键助力因素。专家认为研发新技术实现厌氧微生物种群系统功能的实时监测是这方面研究的关键所在。
厌氧氨氧化(主流短程脱氮)
主流厌氧氨氧化脱氮工艺利用了氨氧化菌AOB和Anammox菌的协同作用,无需外界碳源,即可将氨氮转化为氮气,整个过程需要更少的氧气,因此能减少因曝气产生的能耗;另一方面由于抑制亚硝态氮氧化菌(NOB菌)而减少的SRT也将有助提高系统单位体积的处理能力。这个工艺已经广泛用于处理污泥经脱水后产生的高浓度侧流液。如今大家正在研究它应用在主流处理的可行性。
主流厌氧氨氧化脱氮工艺需要对系统进行连续监测,及时对运行进行调整,对自控系统有很高的要求。另外一个重要难度在于出水水质的限制:这个工艺需要保证反应系统的出水氨氮保持在2-3mg/L的水平,但是该浓度可能并不符合出水氨氮有严格标准的污水厂的要求,所以还需要进一步深度处理。
能耗方面,专家们认为该工艺的一个主要亮点在于它不需要外加碳源,所以能尽可能地回收前置工艺的碳源用于厌氧消化,这也进而减少了生物反应池的曝气需求。可用的前置工艺包括了a)主流厌氧处理,b)A段吸附反应器(可按需选择是否投加化学品),c)强化初沉处理。选择不同的前置工艺对能耗的影响也是不同的,因为它们会影响不可溶、可溶和胶体状碳源的分布比例。该工艺技术的另一个能耗优势在于它对DO的要求更低。
加深对厌氧微生物群落的理解
要实现能量自给甚至能量盈余的污水厂,很大程度依赖于厌氧系统的应用。这需要对异养厌氧微生物群落有更深入的认识,在此基础上把厌氧技术应用于二级/主流处理和现有厌氧消化的优化。这方面的研究例子包括:
微生物生态学的研究,优化微生物群落
研究生物反应中的中间产物
理解电子转移、生物膜和颗粒
从根本上搞懂群落结构的变化,包括其负荷以及物质组成
识别各种代谢路径,提高消化效率
研究短期厌氧接触絮凝机理
回收碳源并用于脱氮
利用微生物产氢而不是用产甲烷菌产甲烷
搭建可以优化系统的模型供设计开发所用
研究厌氧消化不同阶段的产出和动力学
为运行人员优化控制系统
改进低温下的厌氧工艺表现(<12°C)
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北京排水集团建设的国际上第一座城市污水厌氧氨氧化项目日前通过技术成果鉴定。作为北京市重大科技项目,该项目是国际上率先建成并成功运行的一座典型的城市污水厌氧氨氧化示范工程,研究成果达到国际领先水平。据悉,该项目设计规模为7200立方米/天,自2019年投入运行后,经过3个冬季低温期考验,成功
编者按:厌氧氨氧化(ANAMMOX)因无需氧气和有机物而被冠以可持续污水处理技术,以致学界对其研究趋之若鹜并愈演愈烈。然而,20多年过去了,过热的研究与少有的工程应用形成了巨大反差,这一现象耐人寻味。因此,有必要对产生这种反差现象的原因进行理性分析,以期获得对ANAMMOX技术工程应用场景以及运
文章导读厌氧氨氧化工艺因其高效、低耗的优势,在废水生物脱氮领域具有广阔的应用前景。该工艺在实际工程应用方面已取得突破性进展,在许多含氮废水领域已成功工程化应用。前期我们介绍了厌氧氨氧化技术的发现与发展应用。本文结合厌氧氨氧化工艺的原理,对该技术在不同废水领域的研究及工程化应用情况
摘要:短程反硝化是非常有前景的硝酸盐废水前处理方法,可为厌氧氨氧化提供必需的底物(NO2--N),而不同碳源投加方式会影响短程反硝化的性能。在进水NO3--N为100mg/L、乙酸钠为碳源、碳氮比为2的条件下,探究了不同碳源投加方式(1次投加、3次投加、6次投加)对短程反硝化氮素转化特性及反应速率的影
厌氧氨氧化(Anammox)技术作为近年来新兴的自养脱氮工艺,具有无需外加碳源、低污泥产量、低能耗等优势。文中总结了厌氧氨氧化应用于主流污水处理工艺时面临的困难挑战,分析了厌氧氨氧化处理污水的最新研究进展,阐述了厌氧氨氧化菌(AnAOB)的截留、硝酸盐氧化菌(NOB)的抑制、有机物的不利影响等问题的具体
当下,我国城市污水处理厂的主要矛盾已由有机物的去除转向氮、磷等营养物的去除。而城市污水处理厂目前普遍采用的传统生物脱氮除磷工艺因其自身的特点及城市污水特征,导致氮、磷污染物去除效率无法满足愈发严格的国家标准。针对这种问题,通过对同步硝化反硝化、厌氧氨氧化、反硝化除磷、短程硝化反硝化
摘要:厌氧氨氧化(Anammox)作为一种新型的自养脱氮工艺,由于其不需要外加碳源、污泥产量少、运行费用低等一系列优势,被认为是一种高效、经济的污水生物脱氮工艺。而纳米材料(nanomaterials,NMs)作为21世纪最有前途的材料,其广泛应用不可避免地会使纳米颗粒释放到水体中,从而对厌氧氨氧化污水
过去十多年的研究,世界各地的科研团队都在研究主流短程脱氮工艺工程化的可能性。2020年9月1日,美国环保署EPA给美国水研究基金会(WRF)、哥伦比亚大学、华盛顿水司(DCWater)、弗吉尼亚州的HRSD卫生局(HamptonRoadsSanitationDepartment)、乔治华盛顿大学、西北大学的联合团队拨款999670美元,目标是在污水主流线中,为厌氧氨氧化菌提供更多的亚硝酸盐,为快速短程脱氮工艺的全面应用铺平道路。
厌氧氨氧化技术(anammox)是20世纪90年代由荷兰代尔夫特大学开发的一种新型自养生物脱氮工艺,与传统脱氮技术相比,自养型厌氧氨氧化工艺被认为是一种更高效、节能的废水处理方法,其在厌氧或缺氧条件下以NO2--N为电子受体,利用厌氧氨氧化细菌(anaerobicammoniaoxidationbacteria,AnAOB)将氨氮直接氧化为氮气。在节约了硝化反应曝气能源的基础上,还无需外加碳源,且由于AnAOB属自养型微生物,生长缓慢,因此,可大大减少工艺的污泥产量。
随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快,国家统计局在全国统计年鉴(2020)发布报道,2019年全国垃圾无害化处理量为869875吨/日,其中卫生填埋和焚烧各占比42.2%和52.5%。垃圾焚烧发电技术由于能够快速实现垃圾减量化、资源化和无害化,已超过填埋法成为我国主要的垃圾无害化处理方式。垃圾焚烧前需堆酵5~7天,以使垃圾熟化并沥出水分,从而提高垃圾的热值和燃烧稳定性,垃圾中原有的水分、垃圾发酵产生水分及外来水分(降雨)共同形成了垃圾焚烧厂渗沥液。这种垃圾焚烧厂渗沥液是一种高氨氮高有机物废水,其水质成分复杂,含有多种有毒有害有机物和金属离子;渗沥液中
厌氧氨氧化(Anammox)工艺因无需外加有机碳源,污泥产量低,运行成本低、脱氮效率高等优点,适用于处理低碳氮比的高氨氮废水。而实际废水中含有浓度和种类不同的有机物,通常认为有机物的存在会对厌氧氨氧化菌产生负面影响。此外,厌氧氨氧化污泥颗粒化可以最大程度持留微生物量,强化功能菌的增殖,并在一定程度上缓解环境变化导致的脱氮效率下降,是解决这一问题的有效途径。然而如何通过提高厌氧氨氧化颗粒污泥自身的性能,提高厌氧氨氧化系统的抗有机物干扰能力显得尤为必要。
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