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低温条件下主流厌氧氨氧化稳定性:瑞士EAWAG团队400天的研究成果

北极星环保网来源:IWA国际水协会微信2017/1/6 8:55:14我要投稿

北极星环保网讯:应用厌氧氨氧化工艺来去除厌氧消化后的侧流高浓度氨氮污水,已经取得了成功的广泛应用。随着测流厌氧氨氧化工艺取得成功,如何在主流上应用厌氧氨氧化工艺也成为了关注重点。若能将主流厌氧氨氧化工艺应用到市政污水的脱氮除磷上,将使市政污水厂实现真正意义上的能量自给迈进一大步。

虽然目前美国和欧洲几个污水厂都在进行着主流厌氧氨氧化的规模化中试和示范项目,但是主流厌氧氨氧化工艺直接处理市政污水是否能在大规模工程应用上取得成功仍需要时间验证。总体来说,目前有五个问题有待回答:

1.能否适用于氨氮浓度偏低的污水?

2. 能否应对氮负荷的变化?

3. 能否适应低温环境?

4. 能否满足更高的出水要求(包括对微量污染物的去除)?

5. 长期运行的稳定性如何?

一些实验显示Anammox菌能在温带的低温环境下(10-15℃)生长,并且有实验使用不含COD的合成污水成功展示了主流厌氧氨氧化的可行性,但是:

1. 在这些条件下的总氮去除率都不太理想(<45%)

2. 很少有人做过实验去探究真实污水在低温条件下的部分硝化+厌氧氨氧化的表现情况

3. 关于厌氧氨氧化对有机微量污染物的去除效果也很有限

在这些背景之下,一支由瑞士EAWAG主导的欧洲团队对主流厌氧氨氧化的长期运行稳定性以及其对低温环境的适应性进行了长达400天的测试。

实验概述

研究人员选用了两个基于SBR的12L反应器,一个使用MBBR,一个使用保留了悬浮污泥的混合式MBBR(Hybrid-MBBR),接种污泥来自于在两个实验室规模的测流MBBR消化罐上清液中形成的生物膜填料载体(AnoxKaldnes的K5)。进水来自经过预处理的污水厂污水。其中MBBR反应器运行400天,而Hybrid-MBBR运行了360天,低温环境超过5个月。曝气方面采取微曝气的方式,小于0.2  mg/L,两个反应器根据各自情况有细小差别。温度方面,实验采取了逐步降温的方式,从中温的29±2℃降至低温的15±1℃。

每个SBR的周期包括了5个步骤:

1. 沉置 (MBBR10分钟,Hybrid-MBBR 60分钟,因为后者含悬浮污泥)

2. 同步进料和排水 (6L)

3. 搅拌 (10分钟)

4. 曝气 (时长视乎DO值和氨氮浓度)

5. 搅拌 (40分钟)

每个周期时长约为4-6小时,视实际微生物反应活性而定。在15℃的条件下,MBBR和Hybrid-MBBR的曝气时间约占整个周期的72±9%和61±10%。另外研究人员还增设一个12L的MBBR反应器来研究Anammox菌在温度急剧变化和持续低温的环境下的活性(17-11℃),并会对反应系统的微生物群落进行分析。

实验结果

下表结果显示了两个反应器在长时间的运行条件下,系统表现还是很稳定的。



从上图可以看出,温度从25℃降到15℃之后,Anammox菌的活性明显下降。不过,在MBBR反应器里,氮去除率受到的影响并不大,硝态氮的百分比也维持在16±5%的水平;而Hybrid-MBBR反应器中则不太稳定,硝态氮的百分比也较高(27%)。值得注意的是,一些偶然的干扰,例如进料暂停、曝气延长而且超过3mg/L、进水COD的升高(150-230mg/L)并没有对工艺的长期运行造成影响。

延伸阅读:

【行业标准】水质 氨氮的测定 气相分子吸收光谱法

如何去除垃圾渗滤液中的有机物和氨氮

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