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1、全球运行的厌氧氨氧化的工程实例!
全球厌氧氨氧化应用中全程自养脱氮工艺(CANON)占主流地位,全程自养脱氮工艺(CANON)是将厌氧氨氧化(ANAMMOX)和短程硝化(SHARON)结合到一个反应器内的新型生物脱氮工艺。部分氨氮首先通过氨氧化细菌(AOB)转化为亚硝态氮,剩余的氨氮和亚硝态氮被ANAMMOX菌转化为氮气而实现对氮素的去除,是一种简捷的脱氮途径,且ANAMMOX菌与AOB菌属于自养菌,倍增时间较长,故CANON工艺具有不消耗有机碳源、污泥产量少、降低曝气量等优点。
SHARON-ANAMMOX工艺由荷兰TUDelft大学研究开发,该工艺流程分成两段,第一段是在好氧反应器中将一半的NH4+转化为NO2-,第二段是在厌氧反应器中将剩余的NH4+和NO2-一起直接转化为N2。
2、SHARON-ANNOMMOX工艺反应器资料
1、SHARON-ANNOMMOX原理
ANAMMOX的生化反应式为:
NH4++NO2-→N2↑+2H2O
因此ANAMMOX反应器进水要求有氨氮和亚硝氮且比例最好为1:1。
而SHARON工艺的生化反应式为:
2、SHARON(短程反硝化)
SHARON常用SBR、CSTR反应装置
SHARON(短程反硝化)反应条件控制
(1)当溶解氧(DO)浓度在1.1-1.5mg/L、氨氮负荷0.029kgNH4+--N/KgVSS.d和PH 值在7.3-7.8时,可以使亚硝酸盐得到稳定积累,出水亚硝态/总硝态氮大于90%,出水NO2--N/NH4+-N接近1.0,满足厌氧氨氧化的进水要求。
(2)实现短程硝化的关键是在硝化阶段实现NO2--N的积累,国内外的研究都是着眼于积累NO2--N的控制条件。根据国内外文献报道,SHARON工艺的操作温度以30~35℃为宜,pH适应控制在7.4~8.3之间,溶解氧浓度己控制在1.0~1.5mg/L范围,供氧方式可采用间歇曝气。基质中游离氨浓度调控在5~10mg/L范围内有利于实现短程硝化,污泥(以VSS计)氨负荷为0.02~1.67kg/(kg·d),泥龄在1~2.5天。
(3)大量国内外试验表明,在废水温度较高、Do较低条件下,利用亚硝酸菌和硝酸菌的不同生长速度,通过控制水力停留时间,将生长速率较慢的硝酸菌冲走,使亚硝酸菌大量积累,可以使短程反硝化成功运行。
3、ANNOMMOX反应器
厌氧氨氧化装置
厌氧氨氧化反应生成少量硝态氮
由于厌氧氨氧化细菌生长缓慢, 代时长, 并且细胞浓度至少需达到10∧10−10∧11个/mL才能较好地显现厌氧氨氧化活性, 故多采用污泥停留时间较长的反应器。目前用到的反应器主要有流化床、SBR、UASB、EGSB、ASBR、固定床、气升式反应器和生物滴滤池等。接种的污泥有好氧活性污泥、厌氧颗粒污泥、厌氧消化污泥、反硝化污泥、河涌底泥、垃圾渗滤液处理活性污泥等。
ANNOMMOX控制条件
(1)在厌氧氨氧化污泥培养的过程中,氨氮的去除量、亚硝氮的去除量和硝态氮的生成量的比值最终保持在1:1:0.18,与理论值1:1.32:0.26接近,硝态氮生成速率呈现出了逐渐提高的趋势;污泥颜色逐渐由最初的黑褐色变为棕褐色到最后变为浅红色。氨氮的去除量、亚硝氮的去除量和硝态氮的生成量比值说明了反应器中进行的是厌氧氨氧化。
3、荷兰鹿特丹DOKHAVEN污水处理厂厌氧氨氧化工艺
1、荷兰鹿特丹DOKHAVEN污水处理厂厌氧氨氧化处理污泥流程图:
有机污泥作为一种能源载体,首先考虑将其中的有机物转化为含能气体——甲烷。以此为核心,形成如图所示的污泥处理工艺。来自于污水处理过程产生的剩余污泥在进入污泥消化池(5)前存在两种不同的浓缩方法。来自于A段曝气池的剩余污泥和浮滓在浓缩前先经过一个细格栅(1)过滤,然后平行进入两个重力浓缩池(2)。沉淀污泥含水率为94%;分离出的上清液再回到污水处理工艺进一步处理。
污泥消化液含有相当高的氨氮浓度(最高可达1500 mg N/L),水温为28 ℃。如此高的氮负荷进入污水处理工艺会加重氮的去除负担。正因为如此,采用最新的SHARON与ANAMMOX技术对污泥消化液实施单独脱氮处理是近年来DOKHAVEN污水处理厂升级的最新措施。世界上第一座生产性SHARON反应器(11)已于1998年10月开始在此运行,世界上第一座ANAMMOX反应塔(12)也在2002年6月投入运行。
2、工艺参数
1)细格栅1组,流量为510 m3/h,栅间距为3 mm。
2)重力浓缩池2组,Ф23.6 m,H=3 m,干固体负荷为36 kg/(m2·d),污泥体积为530 m3/d(含水率94%)。
3)带式浓缩机处理能力为90 m³/h或700 kg干固体/h。
4)剩余污泥调节池为900m³。
5)污泥消化池2组,Ф22 m,H=23 m,停留时间为33 ℃时28天,消化后污泥体积为600 m³/d(含水率96%),熟污泥调节池为900m³。
6)离心机2套,处理量为40m³/h。
7)脱水熟污泥贮存罐2个,体积为150m³;停放时间为2.5 d;H=14 m。
8) SHARON反应器1组;Ф19.5 m,H=5.75 m,流量为550m³/d,水力停留时间为3 d,好氧停留时间为24 h,温度为35 ℃,pH为7~7.2,溶解氧浓度为1.5 mg/L。
9) ANAMMOX反应器1组;Ф2.2 m,H=18 m(V=70 m3),流量为550m³/d,水力停留时间为3 h,设计负荷为800 kgN/d,温度为35 ℃,pH为 7.5。
SHARON反应器使一半的氨氮氧化至亚硝酸氮(无需控制pH),剩余一半氨氮与转化而来的亚硝酸氮(进水总氨氮的一半)刚好形成1∶1 ANAMMOX所需的摩尔关系,使氨氮和亚硝酸氮自养直接转化为氮气。与传统的硝化/反硝化过程相比,SHARON/ANAMMOX过程可使运行费用减少90%,CO2排放量减少88%,不产生N2O有害气体,无需有机物,不产生剩余污泥,节省占地50%,具有显著的可持续性与经济效益特点。
图显示了气体循环ANAMMOX反应塔现场实物图片(利用一废弃浓缩池改建而成)。经SHARON/ANAMMOX对污泥消化液单独进行脱氮处理可使整个处理厂出水氮浓度下降至少5 mgN/L,与原始设计相比出水刚好能满足未来出水标准。
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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。
一、什么是硫自养反硝化?硫自养反硝化技术是以硫化钠(Na2S)、和硫代硫酸钠(Na2S2O3)单质硫(S0)等还原态硫源为电子供体,CO32-、HCO3-、CO2作为无机碳源,在缺氧环境下将NO3--N还原为N2的一种新型的自养反硝化技术。硫自养反硝化技术的研究最早源于20世纪的70年代,与其他自养反硝化技术相比,被作为电
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近年来含氮污/废水的排放日益增加,2018年全国城镇污水处理厂日均处理水量达1.67亿m3,其中,氨氮削减量达119万t。氮素的过量排放会导致水体富营养化,危害水生生物,破坏生态系统;此外,过量的氮素摄入也会对人体健康造成威胁。环境中氮的价态在-3价至+5价之间变化,其中-3、0、+1、+2、+3、+5价态的
生物脱氮除磷是指用生物处理法去除污水中营养物质氮和磷的工艺。水体的富营养化问题是20世纪中期提出来的。含氮和磷的污水无限制地排放,以致受纳水体中藻类过度繁殖,水质变坏。原水受氮和磷的污染,水处理的困难加大,费用增加。一、生物脱氮除磷的发展1932年,祖师Wuhrmann提出内源呼吸反硝化脱氮理
关于除磷菌的故事,我们又该怎么演绎呢?在上一篇的文章中,我们生物脱氮工艺中的三种类型的菌比喻成了三种不同个性的人:“不忘初心,牢记使命”的实干家(氨化菌)、只吃蔬菜不吃肉的“素食”主义者(硝化菌)、一有机会就挑食的“小滑头”(反硝化菌),以期加强各位水友们对于生物脱氮原理的理解,
按照比较科学的说法,咱们先解释一下生物脱氮工艺。首先介绍下污水中总氮的组成:凯氏氮(有机氮+氨氮)+硝态氮(硝酸盐氮+亚硝酸盐氮),值得注意的是,未经过处理的污水,尤其是市政污水中的硝态氮含量是可以忽略不计的。顾名思义,生物脱氮就是利用微生物的代谢活动把水中的总氮物质转变为氮气逸出
本节主要讲解污水生物脱氮工艺,包括传统生物脱氮工艺和新型生物脱氮工艺,以及两者之间的联系和区别。01、传统生物脱氮工艺(1)三级生物脱氮工艺三级生物脱氮工艺最主要的特点是曝气、硝化、反硝化分别单独进行,并分别单设中间沉淀池,需要投碱、投碳。此工艺构筑物多,基建投资大,运行费用高,目
应网友要求,我整理了常见污水处理工艺的相关原理、处理效率、工艺对比特点等内容;尽管每一种工艺有各自的特点,但不同处理工艺、不同的构筑物由于停留时间、污泥浓度等不尽相同;所以处理效率要结合实际生产过程之中的污泥状态来最终确定。不足之处,请大家批评指正。一、A/O工艺1、基本原理A/O是Ano
按照传统的脱氮理论,硝化、反硝化反应不能同时进行,大多数的生物脱氮工艺都将缺氧区、好氧区分开,但是不少试验、水厂等都发现了同步硝化、反硝化的现象,尤其是在有氧条件下的反硝化现象确实存在于不同的生物处理系统中,如生物转盘、SBR、氧化沟、CAST、MBR、SMBR等工艺中均有所发现。通过对同步硝
厌氧氨氧化(ANAMMOX)工艺,最初由荷兰Delft工业大学于20世纪末开始研究,并于本世纪初成功开发应用的一种新型废水生物脱氮工艺。它以20世纪90年代发现的ANAMMOX反应为基础,该反应在厌氧条件下以氨为电子供体,亚硝酸盐为电子受体反应生成氮气,在理念和技术上大大突破了传统的生物脱氮工艺。ANAMMOX工
传统的生物脱氮工艺基本原理是在二级生物处理过程中,先将有机氮转化为氨氮,再通过硝化菌和反硝化菌的作用将氨氮转化为亚硝态氮和硝态氮,最终通过反硝化作用将硝态氮转化为氮气完成脱氮。因为硝化与反硝化反应的进行存在相互制约的关系;在有机物大量存在的情况下,自养硝化菌对氧气和营养物的竞争力
1、基本原理A/O法生物去除氨氮原理:污水中的氨氮,在充氧的条件下(O段),被硝化菌硝化为硝态氮,大量硝态氮回流至A段,在缺氧条件下,通过兼性厌氧反硝化菌作用,以污水中有机物作为电子供体,硝态氮作为电子受体,使硝态氮波还原为无污染的氮气,逸入大气从而达到最终脱氮的自的。硝化反应:NH4++
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