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上海美狮美高梅平台网站处理设备解读:与激进生物脱氮理论相反的生物脱氮方法

2019/10/11 21:51:50      点击:
上海美狮美高梅平台网站处理设备www.szxqhb.com】激进的生物脱氮工艺基本原理是二级生物处置过程中,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;有机物大量存在情况下,自养硝化菌对氧气和营养物的竞争力不如好养异养菌,无法占据主导地位;反硝化需要有机物作为电子供体,但是硝化过程去除了大量的有机物,导致反硝化过程中碳源缺乏,所以为平衡两单元的不同需求,发展出多种生物脱氮方法相结合的工艺。

激进的生物脱氮工艺主要依靠调整工艺流程来缓解硝化菌反应环境和反硝化菌反应环境之间存在矛盾。如果硝化反应阶段在前,则需要外加电子供体例如甲醇等物质,提高了运行费用;如果硝化反应阶段在后,则需要将硝化废美狮美高梅平台网站回流,上海美狮美高梅平台网站处理设备容易发生污泥上浮并且需要提高回流比以获得更高的去除率。这个矛盾在处置氨氮浓度较低的市政废美狮美高梅平台网站中尚不明显,但在处置垃圾渗滤液、畜牧废美狮美高梅平台网站等高浓度氨氮废美狮美高梅平台网站时,极大的限制了系统脱氮效率。

近年来通过理论研究和实践创新,人们发现了一些与激进生物脱氮理论相反的生物脱氮方法,如SND工艺、SHA RON工艺、ANA MMOX工艺、SHA RON-A NA MMOX组合工艺、OLA ND工艺、CA NON工艺。

1同步硝化反硝化(SND脱氮工艺

根据激进生物脱氮理论,脱氮途径一般包括硝化和反硝化两个阶段,硝化和反硝化两个过程需要在两个隔离的反应器中进行,或者在时间或空间上造成交替缺氧和好氧环境的同一个反应器中;实际上,较早的时期,一些没有明显的缺氧及厌氧段的活性污泥工艺中,人们就层多次观察到氮的非同化损失现象,曝气系统中也曾多次观察到氮的消失。这些处置系统中,硝化和反硝化反应往往发生在同样的处置条件及同一处置空间内,因此,这些现象被称为同步硝化/反硝化(SND

对于各种处置工艺中出现的SND现象已有大量的报道,包括生物转盘、上海美狮美高梅平台网站处理设备连续流反应器以及序批示SBR反应器等等。与传统硝化-反硝化处置工艺比较,SND能有效地坚持反应器中pH稳定,减少或取消碱度的投加;减少激进反应器的容积,节省基建费用;对于仅由一个反应池组成的序批示反应器来讲,SND能够降低实现硝化-反硝化所需的时间;曝气量的节省,能够进一步降低能耗。

因此SND系统提供了今后降低投资并简化生物除氮技术的可能性。

2短程硝化脱氮(SHA RON工艺

SHA RON工艺即短程硝化脱氮工艺,荷兰Delft技术大学1997年提出开发的新型生物脱氮工艺。基本原理是同一个反应器内,有氧的条件下,自养型亚硝酸菌将NH3-N转化为NO2-然后在缺氧条件下,异养型反硝化菌以有机物为电子供体,以NO2-为电子受体,将NO2-转化为N2其理论基础是亚硝酸型硝化反硝化技术,生化反应可用下式表示

该工艺的关键是如何将氨氧控制在亚硝酸阶段,并持久维持在较高浓度的亚硝酸盐积累。

该工艺使用无需污泥停留的CSP反应器,较短的HRT30~40摄氏度的条件下,通过洗泥方式进行种群筛选,发生大量的亚硝酸菌。SHA RON工艺适用于高浓度氨(500mg/L废美狮美高梅平台网站的处置,尤其适用于具有脱氨要求的预处置或旁路处理。该工艺与激进工艺相比可节省供氧量25%可节省反硝化碳源40%

3厌氧氨氧化(ANA MMOX工艺

A NA MMOX工艺是荷兰Delft大学1990年提出的一种新型脱氮工艺。厌氧条件下,上海美狮美高梅平台网站处理设备微生物以NH3-N为电子供体,NO2-为电子受体,把NH3-NNO2-转化为N2过程。其生化反应可由下式表示

厌氧氨氧化过程中起作用的微生物是ANA MMOX菌。该菌是专性厌氧化学无机自养细菌,生长十分缓慢,实验室的条件下世代期为2~3周,厌氧氨氧化过程的生物产量很低,相应污泥产量也很低。

A NA MMOX工艺的影响因素主要集中在系统环境对ANA MMOX菌的抑制。主要影响因素包括反应器的生物量、基质浓度、ph值、温度、美狮美高梅平台网站力停留时间和固体停留时间等。

该工艺相比激进的脱氮过程,耗氧下降62.5%不需要外加碳源,节约利息,不需调节ph值降低运行费用。但是也存在缺乏:工艺还没有实现实用化和临时稳定运行,ANA MMOX菌生长缓慢,启动时间长,为坚持反应器内足够多的生物量,需要有效的截留污泥等。

4亚硝酸型硝化-厌氧氨氧化脱氮(SHA RON-A NA MMOX技术

SHA RON工艺可以通过控制温度、美狮美高梅平台网站力停留时间、pH等条件,使氨氧化控制在亚硝化阶段。目前尽管SHA RON工艺以好氧/厌氧的间歇运行方式处置富氨废美狮美高梅平台网站取得了较好的效果,但由于在反硝化期需要消耗有机碳源,并且出美狮美高梅平台网站浓度相对较高,因此目前很多研究改为以SHA RON工艺作为硝化反应器,ANA MMOX工艺作为反硝化反应器进行组合工艺的研究。通常情况下SHA RON工艺可以控制局部硝化,使出美狮美高梅平台网站中的NH3-NNO2-比例为 1∶1,从而可以作为ANA MMOX工艺的进美狮美高梅平台网站,组成一个新型的生物脱氮工艺,其反应如下式所示

SHA RON-A NA MMOX组合工艺具有耗氧量少、污泥产量少、不需外加碳源等优点,迄今为止最简捷的生物脱氮工艺,具有很好的应用前景。

5限制自养硝化反硝化(OLA ND工艺

根据亚硝酸型硝化厌氧氨氧化脱氮技术原理,比利时Gent大学微生物生态实验室开发出OLA ND工艺(限制自养硝化反硝化)具有耗氧量少、污泥产量少、不需外加碳源等优点。

OLA ND工艺是限氧亚硝化与厌氧氨氧化相耦联的一种新颖的生物脱氮反应工艺,该工艺分两个过程进行:第一步是限氧条件下将废美狮美高梅平台网站中的局部氨氮氧化为亚硝酸盐氮:第二步是厌氧条件下亚硝酸盐氮与剩余氨氮发生厌氧氨氧化反应(ANA MMOX从而去除含氮污染物。上海美狮美高梅平台网站处理设备其机理是由亚硝化细菌对亚硝酸盐氮催化进行歧化反应。总反应式为:

该工艺的核心技术是限养亚硝化阶段通过严格控制溶解氧美狮美高梅平台网站平,将近50%NH3-N转化为NO2-实现硝化阶段稳定的出美狮美高梅平台网站比例[NH3-NNO2-=1:1]从而为厌氧氨氧化阶段提供理想的进美狮美高梅平台网站,提高整个工艺的脱氮效率。

相比激进工艺,OLA ND工艺可以节省62.5%耗氧量,不需要加入外加有机碳源,发生的污泥量也很少,可有效减低运行成本。与SHA RON-A NA MMOX组合工艺相比,可节省37.5%能耗,较低温度(22~30摄氏度)仍可获得较好的脱氮效果,两阶段悬浮式生物膜脱氮系统中,内浸式生物膜的加入克服了SHA RON-A NA MMOX组合工艺中生物量流失的缺点,防止了硝化阶段的微生物对 厌氧氨氧化阶段微生物的影响,使反应过程更加容易控制,增加了脱氮反应过程的稳定性。

OLA ND工艺在混合菌群连续运行的条件下尚难以对氧和污泥的pH值进行良好的控制,若工艺运行过程中可以通过化学计量方法合理地控制氧的供给则可有效地控制在亚硝化阶段。同时,该工艺仅在生物膜系统中获得了良好的效果,悬浮系统中低氧下活性污泥的沉降性、污泥膨胀以及同步硝化反硝化等问题仍有待于进一步研究与完善。实际应用中,由于厌氧氨氧化阶段的生物量生长非常缓慢,同SHA RON-A NA MMOX组合工艺一样仍然存在着启动时间长的问题(>=100d

6单级全程自养脱氮(CA NON工艺

1999THIRDKA 等首先提出,CA NON一种基于亚硝酸氮的单级全程自养脱氮工艺,其理论基础是一体化反应器体系内同时实现半短程硝化与厌氧氨氧化反应。生物膜外表或颗粒污泥外表,由于处于低溶解氧环境,局部氨氮在氨氧化菌的作用下被氧化成亚硝酸氮;生物膜内部或颗粒污泥内部,由于处于厌氧环境,发生的亚硝酸氮和剩余氨氮在厌氧氨氧化菌的作用下反应生成氮气,并发生很少量的硝酸氮,从而实现氨氮从废美狮美高梅平台网站中的去除。

该工艺去除氨氮的影响因素有温度、DOph值、美狮美高梅平台网站中游离氨(FA 有机物、重金属离子、重金属沉淀物等。CA NON工艺虽然革新了激进生物脱氮的思路,但要大规模工程化还存在一些局限性。例如启动周期长,厌氧氨氧化反应阶段的功能菌 AnA OB增殖缓慢,世代时间为7~14d反硝化菌的几十倍,因此富集培养困难,世界上第一个生产性装置启动时间长达3.5年;其次温度要求高,现已报道的CA NON工艺基本都是30℃以上,并不是所有废美狮美高梅平台网站都能达到该标准,若加热势必会带来能耗增加,运行易失稳,由于亚硝酸盐积累而进行排泥,结果降低了反应器的生物质浓度造成系统失稳;还会排放温室气体N2O

CA NON工艺是迄今为止更为新型的生物脱氮方法,与传统的生物脱氮工艺相较有明显的优势,因而有广阔的应用前景,目前CA NON已逐步向实际工程推进,但作为一项新型脱氮工艺,其还存在一些问题尚需改进与解决。

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