厌氧氨氧化的工艺发展及工程应用!

来源:建树环保 2019-12-14 11:07:30 4758

  厌氧氨氧化工艺是在二十世纪底由荷兰代尔夫特理工大学首先研究的,在本世纪初成功地开发并应用了一种新的废水生物脱氮工艺。它是在上世纪90年代发现的Anammox反应的基础上,在厌氧条件下,以氨水为电子供体,亚硝酸盐为电子受体产生氮气,在概念和技术上大大突破了传统的生物脱氮工艺。

  ANAMMOX 工艺具有脱氮效率高、运行费用低、占地空间小等优点,在污水处理中发展潜力巨大。目前该工艺在处理市政污泥液领域已日趋成熟,位于荷兰鹿特丹Dokhaven 污水厂的世界上首个生产性规模的ANAMMOX 装置容积氮去除速率 (NRR) 更是高达9.5 kg N/(m3·d)。此外,ANAMMOX 工艺在发酵工业废水、垃圾渗滤液、养殖废水等高氨氮废水处理领域的推广也逐步开展,在世界各地的工程化应用也呈星火燎原之势。

  1,anammox过程及其推导过程

  经过20多年的研究和开发的基础上,开发的厌氧氨氧化反应较为成熟的技术有SHARON -ANAMMOX过程自养反硝化(CANON)过程中,限氧自养硝化反硝化(OLAND)工艺,氨氧化和反硝化(DEAMOX)过程中,有氧抗酰胺(DEMON)工艺。近年来,研究人员还在探索其他形式衍生ANAMMOX处理,诸如同步短硝化,ANAMMOX,脱氮(SNAD)过程中,短单级厌氧性氨氧化反硝化(使用ANAMMOX单级脱氮)

  目前,为ANAMMOX提供电子受体亚硝酸盐的方法有两种,一种是在独立的曝气反应器中生成然后进入ANAMMOX反应器,另一种是在不含O2或微量O2的ANAMMOX反应器中生成并立即参与ANAMMOX反应。因此,Anammox过程可以分为两种类型:分裂型(两级系统)和集成型(单级系统)。集成类型包括canon、OLAND、demox、demon、snap、snad和其他进程。拆分类型主要是share-anammox过程。

  整体式工艺具有投资成本低、结构紧凑、操作和控制简单等优点,短程硝化产生的亚硝酸盐直接参与厌氧氨氧化反应,可以有效地避免亚硝酸盐积累的抑制,单位体积的高脱氮率也是整体式工艺的优点。 然而,集成过程的启动时间长,反应器内微生物之间的生态关系复杂,在负载冲击作用下容易出现不稳定,并引起连锁反应,导致系统受到干扰后出现“雪崩”效应,恢复时间长。

  与集成工艺相比,分离过程中的两个反应器可以灵活、稳定地单独调节,系统扰动后恢复时间短,氨氮与亚硝基氮的比例相对稳定,厌氧氨氧化反应器的进水氨氮与亚硝基氮的比例相对稳定。其次,短程硝化阶段可以减少一些有毒有机物,防止其直接进入厌氧反应器,更适合于处理含有毒有机物的废水。另外,在处理高负荷含氮废水时,采用较低的运行成本,可以弥补分流法投资成本高的缺点。因此,这两种工艺各有优缺点,实际应用应根据具体情况,“根据水的条件,测量水的切割工艺”。

  2,申请过程工程厌氧氨氧化的状态

  近10年来,anammox的工程应用逐渐兴起,其工程设备和研究文献逐年增加。第一个工程装置的诞生与ANAMMOX的发现和发展之间存在短暂的滞后,说明中试和实验室研究对促进工程应用具有积极的作用。截至2014年底,全球共有100多个anammox项目。

  为了更好地控制短程硝化反应,大多数短程硝化厌氧氨氧化装置采用两级系统或利用现有的短程硝化系统(如 sharon 反应器)。 但随着越来越多的工程经验,重点开始转移到单级系统。 目前工程单元主要有移动床生物膜反应器(mbbr)、颗粒污泥反应器和 SBR污水处理工艺反应器(sbr)、少量生物转盘(rbc)和活性污泥法系统。

  恶魔是目前最流行的SBR系统。首先,该工艺在奥地利Strass组装,采用自行设计的基于pH调节的进水控制系统对污泥压力滤液进行处理。适宜于氨氧化菌(AOB)和厌氧菌(AnAOB)的泥龄(SRT)可通过水力旋流器和缓慢生长的AnAOB进行调节。可从接种污泥中分离。絮体中的亚硝酸氧化菌(NOB)也可以被清洗掉,从而使团聚体中的AAOB得以保留。另一项SBR技术是由瑞士联邦水产科学和技术研究所开发的一种氨控制的PN-anammox工艺。该工艺在瑞士首次组装,各运行周期开始或曝气阶段采用氨传感器调节进水流量,SBR运行周期长度不固定。氨信号也可以用电导率信号代替。通过控制曝气,可以实现短程硝化和厌氧同步进行.溶解氧浓度一般控制在0.1mg/L以下,建议在启动阶段或污泥活性低时采用间歇曝气。

  此外,一些设备利用PN-ANAMMOX其它调节策略,其主要区别在于在水中模式(间歇或连续),存在于污泥的形式(悬浮或附着生长),曝气控制。德国Ingolstadt,如间歇SBR WWTP进水(水循环6 H 4)和间歇曝气(6分钟曝气/ 9分钟停止)。然而,在德国尼特斯洛WWTP SBR周期24小时,白天连续的水,这取决于将滤液的产生的污泥水流入压力的量。当氨浓度达到曝气开始时,当pH或氨浓度降至极限曝气的上限停止时,DO浓度在0.5毫克/升或更低。

  综合颗粒污泥反应器也可用于工业废水的自养反硝化。目前,我国已建成以发酵工业(包括酿造、味精、酵母废水)为主的多个实际工程。其中,通辽市梅花味精废水一期工程厌氧氨氧化反应器容积高达6600m3,是世界上规模最大的厌氧氨氧化项目。

  传统的生物膜技术也成功地应用于 pn-anammox 工艺中。 Rbc 是最早发现的 anammox 反应器之一,后来它被根特大学成功地用于 oland 工艺。 Rbc 的运营成本很低,但是流程很不灵活。 目前,在荷兰的喷嚏市有两个红细胞单位,使用 oland 工艺处理厌氧消化的厕所水,一个0.5立方米的容量为64人口服务,另一个6立方米的容量为464人口服务。 通过调整转盘转速(1ー4r / min) ,实现过程控制,确保 do 浓度在目标值(0.60ー0.65 mg / l)内。 在荷兰的哈尔斯特也有一个项目,在那里 rbc 被用来处理化肥生产的废水。 通过对氨氮的在线监测来控制进水,通过调节转速来控制氨氮浓度。 到2015年,该项目的氮负荷预计将达到每天150公里。

  2001年,德国哈廷根污水处理厂建成生物膜PN-厌氧氨氧化处理污泥渗滤液.在DeAmmon工艺中,MBBR系统中有40%~50%的填料被填充,并配备了曝气和搅拌器。2007年,使用DeAmmon工艺的第二个MBBR工厂开始在瑞典的Hmurfj rden污水处理厂建造。生物膜的概念也应用于瑞典马尔默的ANITAMoxTM工艺设计。该装置不仅可用于污泥压滤液的处理,还可用于培养其它装置的种子载体。在此基础上,复合固定膜活性污泥装置的性能也可提高3~4倍。

  具有悬浮污泥AOB,其负载比单个膜系统更高的90%保留的组合装置。在PN-ANAMMOX应用过程中也有悬浮污泥的概念。新荷兰Colsen活性污泥(NAS)系统采用污泥悬浮液,包括需氧,厌氧,搅拌室,取决于耦合反硝化和硝化PN-ANAMMOX加工食品加工废水。通过控制DO和SRT,以实现监管过程。固定,首先在SBR和活性污泥工艺的德国TERRANA系统类似的复合膜活性污泥原理是分裂膨润土载体,为了提高粘附性和AnAOB沉降性能,并且进一步膨润土缓冲废水弱补充碱度。

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