登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
导读:厌氧氨氧化(Anammox)技术在低氨氮浓度城市污水处理中的应用是现今污水生物处理领域研究和工程前沿。城市污水短程硝化/厌氧氨氧化(Partial Nitrification/Anammox, PN/A)工艺的可行性在实验室得以验证,但长期稳定维持仍然缺乏有效策略,实现较为理想的主流厌氧氨氧化(Mainstream Anammox)面临诸多挑战。近年,短程反硝化耦合厌氧氨氧化(Partial Denitrification/Anammox, PD/A)作为新型污水处理技术逐渐受到关注。短程反硝化驱动的部分厌氧氨氧化机理在中国西北某城市污水处理厂主流区得以证明。强化城市污水处理厂厌氧氨氧化菌原位富集,可有效提高脱氮效果并降低处理成本。基于主流城市污水部分厌氧氨氧化(Partial Anammox)的思路,为污水提质增效提供了新的技术路线,具有重要研究价值与工程应用意义。
0 引言
传统的污水生物处理工艺的改良或升级技术中,厌氧氨氧化(Anammox)脱氮技术是最具前景的发展方向之一。厌氧氨氧化的发现打破了传统异养反硝化脱氮的认知,该技术在城市污水处理中的应用入选2019年《研究前沿》与《全球工程前沿》。当前,厌氧氨氧化脱氮技术在高氨氮废水处理领域已成功实现一定程度产业化,若将其推广应用至氮污染排放体量更大的城市污水,对于水处理行业整体节能降耗和城市水环境的改善均具有重要意义。
主流厌氧氨氧化主导的城市污水脱氮工艺一般需要碳氮分离处理。城市污水首先进入预处理工艺去除有机物,经除碳、除磷后的污水全部进入脱氮工艺。脱氮工艺以短程硝化-厌氧氨氧化为主要形式,无需有机物参与即可实现高效脱氮(见图1)。
01 城市污水短程硝化/厌氧氨氧化技术的发展及应用瓶颈
短程硝化/厌氧氨氧化(PN/A)脱氮工艺较之传统硝化-反硝化工艺具有节省曝气能耗、不依赖有机碳源、温室气体产量少等优点。目前两段式与一体化城市污水短程硝化/厌氧氨氧化自养脱氮工艺的可行性在不同实验室得以证明,国际一些知名水务集团相继建立了中试基地进行技术验证探索。我国也较早地构建了一体化和两段式城市污水厌氧氨氧化中试,无论是序批式还是推流式工艺的初期脱氮效果均表现良好,但长期运行过程中时常出现原因不明的脱氮效果恶化甚至完全崩溃的现象,尤其凸显于推流式活性污泥法工艺过程,其稳定性尚需进一步确认。
总体来讲,城市污水短程硝化/厌氧氨氧化技术应用存在的瓶颈问题有待突破。
(1)瓶颈1,竞争性微生物定向控制。以短程硝化为基础的主流厌氧氨氧化技术的关键之一在于控制竞争性微生物亚硝酸盐氧化菌NOB的生长和活性。当亚硝酸盐氧化菌与厌氧氨氧化菌竞争,厌氧氨氧化菌难以得到基质而逐渐衰减,短期可引发系统出水总氮持续增高,长期可致使系统脱氮性能下降甚至崩溃。
(2)瓶颈2,厌氧氨氧化菌大规模持留或富集。厌氧氨氧化的污泥停留时间约为2周平均高于传统活性污泥法的污泥龄8~14 d,并且城市污水处理厂多采用推流式连续流工艺,絮体污泥会随剩余排泥及大量出水持续流失。城市污水氨氮浓度低、水量大、水质波动强等特点使得厌氧氨氧化工艺在处理城市污水的控制条件及运行方式比处理高氨氮废水(游离氨、高温、水质稳定)难度陡增。
(3)瓶颈3,出水水质一步稳定达标。厌氧氨氧化脱氮工艺理论总氮去除率偏低(出水硝酸盐氮约占总氮损失的11%),且需要严格控制进水水质条件并实施复杂的实时控制策略,出水稳定达到排放标准较为困难,与传统活性污泥法的稳定脱氮负荷难以形成显著的竞争优势。
目前城市污水除碳-PN/A技术路线在世界范围内尚未有可靠的工程运行案例。已报道的城市污水厌氧氨氧化处理系统的出水水质和去除负荷与传统活性污泥法工艺尚不具备显著的竞争力,而且复杂的工艺流程和运行控制策略提高了该技术的应用门槛。但是基于短程硝化/厌氧氨氧化技术强化城市污水脱氮的理论应用价值明显,未来值得关注和推进。针对城市污水厌氧氨氧化的技术瓶颈问题,宜进一步开发不同工艺及过程控制策略以强化系统运行的稳定性。
02 城市污水厌氧氨氧化应用的新途径——短程反硝化耦合厌氧氨氧化
短程反硝化(Partial Denitrification)是指将NO-3-N还原为NO-2-N而不是直接还原为N2的过程(见图2),是一种产生NO-2-N供给厌氧氨氧化反应的新工艺途径。
短程反硝化/厌氧氨氧化(PD/A)技术的研究近年来不断取得新的重要进展。研究表明在有机碳源存在的反硝化过程中,硝酸盐转化为亚硝酸盐的积累效率可以达70%以上,并且亚硝酸盐积累的特性在反应器中能够长期稳定维持。在此基础上,短程反硝化与厌氧氨氧化耦合脱氮可在同一系统中实现,同步高效去除污水中的氨氮与硝酸盐氮,工艺取得稳定的脱氮效果。针对短程反硝化特性的功能菌群和代谢特性分析,发现优势菌属Thauera可能对高亚硝积累特性的稳定维持具有关键作用。试验证明无论短程反硝化/厌氧氨氧化一体化工艺还是两段式工艺均可实现稳定脱氮。从高氨氮废水、含硝酸盐废水到市政污水及二级出水,短程反硝化耦合厌氧氨氧化强化脱氮的技术可行性在实验室不断得以证明。综上,短程反硝化耦合厌氧氨氧化是一项具有较强可行性的新型污水处理工艺技术,有必要推进强化主流城市污水自养脱氮的中试验证,为未来城市污水处理厂提质增效切实提供支撑。
03 城市污水厌氧氨氧化应用的新思路——主流部分厌氧氨氧化
就目前的技术发展来看,主流厌氧氨氧化仍存在竞争性微生物定向控制难、厌氧氨氧化菌大规模持留富集难、出水水质一步稳定达标难等挑战,在实际工程中应用的时机尚不成熟。但是通过强化城市污水处理厂厌氧氨氧化菌的富集,提高系统自养脱氮途径在氮去除途径中的比重,仍然可以有效降低脱氮过程对进水碳氮比的依赖程度,从而实现低碳氮比城市污水经济高效的脱氮。这种通过强化现有城市污水处理系统中厌氧氨氧化菌比例,使其对系统总氮去除产生显著效应的技术路线,为主流部分厌氧氨氧化(Partial Anammox)的核心目标。相对主流厌氧氨氧化技术实现城市污水完全的自养脱氮,主流部分厌氧氨氧化去除总氮的比例相对较低,但是更具工程应用的可行性。耦合异养与自养脱氮过程,不仅有可能实现污水生物脱氮系统的高效处理和出水达标,同时还可能显著降低工程建设的造价、处理能耗和运行维护费用等。因此,主流城市污水部分厌氧氨氧化具有重大的研究价值与工程意义。
针对城市污水研发主流部分厌氧氨氧化高效低耗的生物脱氮新工艺及过程控制,可通过技术手段优化关键功能微生物的系统稳定性,强化厌氧氨氧化菌在主流城市污水系统中的丰度和脱氮贡献。主流污水中短程反硝化推进的部分厌氧氨氧化机理在中国西北某城市污水处理厂厌/缺氧区得以证明。通过15N稳定性同位素示踪测试与异位活性检测结果表明基于缺氧生物膜的短程反硝化耦合部分厌氧氨氧化是该污水处理厂自养脱氮的主要贡献途径。物料守恒计算表明,厌氧氨氧化过程对总氮去除的贡献约占15.9%左右。宏基因组测序和qPCR检测均证明厌氧氨氧化菌在缺氧生物膜中的富集,在种水平共有7种厌氧氨氧化菌,其丰度约占全菌的0.11%(见图3)。伴随该厂进水水质、季节性温度变化、运行时间的增加等,厌氧氨氧化菌在生物膜和絮体污泥中的丰度出现持续增加的趋势。除了具备厌氧氨氧化菌富集的必要底物条件外,厌/缺氧生物膜自身的重要作用不容忽视,其作为重要的载体能够有效地持留厌氧氨氧化菌。因此,缺氧区的微观环境和生物膜作用值得进一步持续深入研究。
新近研究表明人工环境中营造条件强化厌氧氨氧化规模化发生兼具研究科学性和工程应用性。城市污水处理厂的厌/缺氧区存在短程反硝化与厌氧氨氧化耦合发生的空间条件,包括低溶解氧、低有机物浓度、适宜的氨氮浓度以及稳定的亚硝态氮产生机制。处理城市污水的推流式连续流工艺在温度25 ℃时曾发现缺氧区反硝化亚硝积累的现象,如果定向调控部分NO-2-N经厌氧氨氧化途径转化为氮气(见图4),可降低反硝化过程对有机物的依赖并同时氧化氨氮,实现非碳氮分离条件下城市污水部分厌氧氨氧化深度脱氮。
04 主流城市污水部分厌氧氨氧化是当今研发与实践的前沿方向
我国现有城市污水处理厂的脱氮效率较多受限于进水碳源不足,在异养反硝化脱氮途径的基础上辅以自养厌氧氨氧化反应有利于提高低碳氮比城市污水处理系统的总氮去除率和去除负荷,实现节能降耗。
如何强化“部分厌氧氨氧化”过程是今后重点关切的研究方向。
①从碳、氮循环的角度,不可忽视了微生物本身代谢的基本规律。城市污水处理厂存在复杂的微生物群落结构和氮素转化途径,厌氧氨氧化菌虽普遍存在于城市污水处理厂的各个单元,但厌氧氨氧化菌丰度均较低,其稳定富集可能仅在特定的时空和环境条件下才显著发生。
②目前驱动厌氧氨氧化规模化效应的发生机制尚不完善,仍需深入探究以为厌氧氨氧化菌的原位富集提供理论和技术支撑。同时,微生物驱动的生物反应系统处于动态变化并存在大量冗余功能的体系,厌氧氨氧化菌代谢活性不仅受其他功能微生物代谢的直接影响也受微观环境条件的间接影响。
③工艺运行优化及适应性考察。如研究表明30~40 ℃是厌氧氨氧化比较适宜的生长温度范围,但是我国传统城市污水处理厂的水温不能稳定达到该水平,某些地域多个月份低于15 ℃,探究温度与微生物代谢的响应关系可为部分厌氧氨氧化工艺的应用提供依据。
5 结论
(1)污水短程硝化/厌氧氨氧化自养脱氮工艺的可行性在实验室得以验证,现阶段国内外已推进中试技术验证,强化城市污水自养脱氮值得关注。
(2)短程反硝化耦合厌氧氨氧化一体化工艺、两段式工艺均可实现稳定脱氮,是一项具有较强可行性的新型污水处理工艺技术,有望为未来城市污水处理厂提质增效切实提供支撑。
(3)主流污水中短程反硝化驱动的部分厌氧氨氧化在中国西北某污水处理厂得以证明,为未来城市污水处理提质增效开辟了全新的思路。在城市污水处理厂厌/缺氧区稳定实现短程反硝化与厌氧氨氧化的耦合具有工程技术产业化潜势。
(4)主流城市污水部分厌氧氨氧化是当今研究和实践的前沿方向。不论短程硝化还是短程反硝化耦合厌氧氨氧化途径,强化低碳氮比主流城市污水自养脱氮凸显重大的研究价值与工程应用意义。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
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。
近日,受强冷空气影响,我国自北向南经历了一轮大范围寒潮降温过程,此次降温造成一场席卷全国的降雪,对人们的出行及生活产生了影响,在清雪处置中撒融雪剂是最常用的手段,融雪剂的主要成分通常包括氯化钠、氯化钙、硝酸钠、硝酸钙等,统称为无机盐,这些成分进入污水处理厂,会导致进水含盐量增加,
宿迁市住房和城乡建设局发布关于公开征求《宿迁市城市生活污水集中收集处理率提升实施方案(2024-2025年)》意见的公告。目标2024年底,全市各县区城市生活污水集中收集处理率力争达到72%。2025年底,全市各县区城市生活污水集中收集处理率力争达到80%。城市生活污水处理设施能力基本满足生活污水处理
PAC(聚合氯化铝)是一种高效絮凝剂、净水剂、除磷剂。由于特性优势突出,适用范围广,用量可比传统净水剂减少30%以上,成本节省40%以上,已成为目前国内外公认的优良净水剂。此外,聚合氯化铝还可用于净化饮用水和自来水给水等特殊水质的处理,如除铁、除镉、除氟、除放射性污染物、除浮油等。1、PAC
1月9日,扬州宝应经济开发区建设城市河南段金源景观河污水处理提质增效达标区的拟定中标人公示,拟定中标单位为江苏飞跃道路桥梁建设有限公司、南京市市政设计研究院有限责任公司、扬州市建筑设计研究院有限公司联合体,中标价7704.8万元。本项目无新增建设用地,对区域内8条道路、7个小区、5个公共建
12月30日,随着污水从进水管道进入厂区粗格栅、细格栅和曝气沉砂池,并输送至初沉池、生物池,近五年来全国单体规模最大城市污水处理项目——中国能建葛洲坝生态环保公司天津津沽污水处理厂三期工程提前实现通水目标。这标志着项目关键节点提前推进,建设工期缩短,公司在津品牌影响力显著提高,树立了
2023年12月15日下午1点30分,历时6个月,400多名建设者连续奋战,余姚市(小曹娥)城市污水处理厂三期二批(二阶段)扩建工程正式开始进行通水调试阶段。该工程位于余姚市小曹娥镇,朗海中路以东、兴姚路以南、朗海北路以西地块,项目总投资约2亿元,针对现状处理能力缺口补齐,结合污水工程专项规划,
12月11日,四川通江县城市生活污水处理厂(三期)工程设计施工总承包招标,本项目施工图设计及审查、工程预算及清单编制、设备采购、施工阶段的配合服务、施工等工作,以及验收合格后质量保修期内的服务,并对工程的质量、安全、工期等全面负责。项目招标人为通江县供排水有限公司,项目扩建城市生活污
12月13日,四川犍为县城市污水处理厂扩容项目(二期)评标结果公示。结果如下所示:第一名中标候选人:北京市政建设集团有限责任公司投标报价:53164074.84元经评审的投标价:50967578.87元第二名中标候选人:郑州一建集团有限公司投标报价:53164074.84元经评审的投标价:50967578.87元第三名中标候选
连日来,在连云港市灌南县PPP项目城西污水处理厂提标改造工程建设现场,施工单位正在抢抓时间,加快工程建设进度,确保这一惠民工程早日投入使用。城西污水处理厂位于开发区境内,主要负责处理城西片区及开发区居民生活污水。为了满足园区污水处理能力的需求,今年我县启动城市污水处理厂提标改造工程
金华市第二污水处理厂项目是优化金华市区污水处理厂空间布局,提升城市污水处理统筹调度能力及系统安全性的重大项目。项目选址位于婺城区乾西乡龙乾北街以西、金华江北岸地块,建设规模为新建一座5万吨/日(土建10万吨/日)半地埋式城镇污水处理厂,估算总投资6亿元。今年以来,在市委市政府和主管部门
日前,以“川渝合作共建高品质生活宜居地”为主题的第三届川渝住房城乡建设博览会在成都世纪城新国际会展中心举办,来自川渝地区住建领域的企业为市民带来了哪些“黑科技”?将怎样改变我们的生活?其中,国内首个“数字孪生+混合现实”的重庆大九污水处理厂数字孪生平台亮相。“数字孪生+MR”让污水
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!