厌氧氨氧化
厌氧氨氧化反应器
厌氧氨氧化反应器中的微生物通过厌 氧氨氧化反应，将氨和亚硝酸盐作为 电子供体和受体，进行氧化还原反应 ，生成氮气和能量。
厌氧氨氧化反应器的应用领域
01
02
03
污水处理
厌氧氨氧化反应器可用于 污水处理厂，提高脱氮效 率，减少能源消耗和温室 气体排放。
生物能源
厌氧氨氧化反应器可以用 于生产生物能源，如氢气 和甲烷，为可再生能源提 供新的途径。
。
03
与生物滤池结合
利用生物滤池提供生物膜载体，提高厌氧氨氧化反应器的处理能力。
CHAPTER
05
厌氧氨氧化反应器的未来展望
厌氧氨氧化反应器在污水处理领域的应用前景
高效脱氮
厌氧氨氧化反应器能够实现高效脱氮，降低污水处理过程中的氮 排放，有助于改善水体质量。
节能降耗
相较于传统的硝化反硝化过程，厌氧氨氧化反应器在处理过程中不 需要额外投加碳源，降低了能耗和物耗。
厌氧氨氧化反应器
汇报人：可编辑 2024-01-04
CONTENTS
目录
• 厌氧氨氧化反应器简介 • 厌氧氨氧化反应器的设计和运行 • 厌氧氨氧化反应器的微生物学 • 厌氧氨氧化反应器的研究进展 • 厌氧氨氧化反应器的未来展望
CHAPTER
01
厌氧氨氧化反应器简介
定义与工作原理
定义Байду номын сангаас
厌氧氨氧化反应器是一种生物反应器 ，用于在厌氧条件下将氨和亚硝酸盐 转化为氮气，同时产生能量。
生物质能利用
厌氧氨氧化反应器可以应用于生物质能利用领域，实现生 物质的厌氧发酵和产气，同时去除废水中的氨氮。
厌氧氨氧化反应器面临的挑战与解决方案
技术成熟度
fa厌氧氨氧化
fa厌氧氨氧化厌氧氨氧化（ANAMMOX）是一种重要的生物脱氮过程，可以在厌氧条件下将氨氮和亚硝酸盐同时转化为氮气，实现生物脱氮。
相比传统的硝化反硝化过程，厌氧氨氧化具有更高的反应速率和更低的能源消耗，因此被广泛应用于污水处理、水体修复等领域。
一、厌氧氨氧化的原理厌氧氨氧化是在厌氧条件下，以氨氮和亚硝酸盐为电子受体，以有机物为电子供体，通过细菌的作用将氨氮和亚硝酸盐转化为氮气。
这个过程可以被概括为三个步骤：1.氨氧化：在氨氧化菌的作用下，氨氮被氧化为亚硝酸盐。
2.亚硝酸盐氧化：在亚硝酸盐氧化菌的作用下，亚硝酸盐被氧化为硝酸盐。
3.硝酸盐还原：在硝酸盐还原菌的作用下，硝酸盐被还原为氮气。
二、厌氧氨氧化的影响因素1.温度：厌氧氨氧化菌的生长和活性受到温度的影响。
一般来说，中温（25-35℃）和中温-高温（35-45℃）是适合厌氧氨氧化的温度范围。
2.pH值：厌氧氨氧化的最佳pH值范围是7.0-8.0。
当pH值低于7.0时，反应速率会降低；当pH值高于8.0时，会导致氨挥发和沉淀。
3.有机物：有机物是厌氧氨氧化菌的电子供体，其浓度会影响厌氧氨氧化的反应速率。
适量的有机物可以促进厌氧氨氧化菌的生长和活性。
4.氨氮和亚硝酸盐浓度：氨氮和亚硝酸盐浓度是影响厌氧氨氧化的重要因素。
高浓度的氨氮和亚硝酸盐会导致反应速率降低，而低浓度的氨氮和亚硝酸盐则可以促进反应的进行。
5.氧气：虽然厌氧氨氧化是在厌氧条件下进行的，但是微量的氧气可能会对厌氧氨氧化菌产生毒害作用。
因此，在运行厌氧氨氧化工艺时，需要严格控制氧气进入。
三、厌氧氨氧化的应用由于厌氧氨氧化具有高效、节能等优点，因此在污水处理、水体修复等领域得到了广泛应用。
例如，在污水处理厂中，可以将厌氧氨氧化工艺与传统的硝化反硝化工艺相结合，实现生物脱氮；在水体修复中，可以利用厌氧氨氧化菌来净化水质，提高水体的生态环境。
四、结论厌氧氨氧化是一种重要的生物脱氮过程，具有高效、节能等优点。
污水处理中的厌氧氨氧化技术
拓宽应用范围
厌氧氨氧化技术适用于多种 类型的废水处理，包括工业 废水、城市污水等，具有广 泛的应用前景。
对未来研究的展望
深入研究反应机制
开发高效反应器
进一步深入研究厌氧氨氧化 技术的反应机制和微生物学 特性，有助于优化反应过程
和提高处理效率。
研发高效、稳定的厌氧氨氧 化反应器是未来的研究重点 ，有助于实现技术的规模化
应用。
拓展应用领域
加强工程实践研究
将厌氧氨氧化技术应用于更 多类型的废水处理领域，如 高盐废水、含重金属废水等
，以拓宽其应用范围。
加强厌氧氨氧化技术在工程 实践中的应用研究，不断完 善技术的实际运行效果和经
济效益。
THANKS
感谢观看
pH值
厌氧氨氧化反应的最佳pH值为7.0-8.0。
温度
厌氧氨氧化反应的最佳温度为30-40℃。
停留时间
厌氧氨氧化反应的停留时间一般为2-4小时。
溶解氧
厌氧氨氧化反应中，溶解氧的浓度应低于0.5mg/L。
03
厌氧氨氧化技术的优势与 挑战
厌氧氨氧化技术的优势
节能减耗
厌氧氨氧化技术是一种节能的污水处 理技术，相较于传统的硝化反硝化过 程，可以显著降低能耗。
例如，在北京某大型城市污水处理厂中，通过引入厌氧氨氧化技术，成功实现了高 浓度氨氮废水的处理，并取得了良好的处理效果。
工业废水处理中的应用案例
工业废水成分复杂，处理难度较大。厌氧氨氧化技术在此领域的应用，为工业废水处理提供了新的解 决方案。
在实际应用中，针对不同行业的工业废水，通过合理的工艺设计和参数优化，可以实现高效脱氮，降低 处理成本。
该反应不产生有毒物质，且氮气是自然界的非 活性气体，因此厌氧氨氧化技术是一种环境友 好的污水处理方法。
厌氧氨氧化名词解释
厌氧氨氧化名词解释厌氧氨氧化是利用水解或厌氧菌的作用使含有氨氮的废水转变为对环境无害的物质。
这种工艺是近年来研究开发出来的新工艺，它利用水中的有机物作碳源，采用厌氧氨氧化生成氨和氢气。
厌氧氨氧化是指在厌氧条件下进行的氧化反应。
即含有铵盐( NH4+)或氨氮的混合液，在缺氧或无氧条件下，在混合液中投加氨或铵盐还原剂，使其与水中的氨氮作用，生成对环境无害的产物氨和氢气。
常用于去除生活污水中的氨氮。
其原理是在无氧条件下，利用水中各种有机物作碳源，利用厌氧微生物对NH4+、 NO2-等的还原作用，将氨氮氧化成对环境无害的NH3-、 NO3-和H2O等。
此方法设备简单，操作容易，具有良好的经济效益。
一般可降低废水中的氨氮浓度5～40mg/L。
但是当进水NH4+、 NO2-浓度较高时，此方法易产生“泛池”现象，使出水氨氮含量增加。
此外，进水水温较高时也会使此方法受到影响。
厌氧氨氧化主要有酸性水解和碱性水解两种方法，常用酸性水解。
此外，厌氧氨氧化还可以在酸性或碱性条件下用联合生物法处理废水，如酸性/碱性水解，酸性/碱性气提法等。
微生物学在物质生产中占有重要地位，而其中的氨氧化技术又是微生物学研究的热点之一。
目前国内外广泛采用的氨氧化技术有酸性水解和碱性水解。
碱性水解一般只适用于氨氮浓度不太高的废水。
国内的大多数企业，尤其是石油化工企业多采用的是酸性水解，且多以活性污泥法处理低浓度氨氮废水。
酸性水解基本上适用于各类生活污水及城市污水中的高浓度氨氮废水。
而不同生产过程排放的废水中所含氨氮浓度差别很大，如造纸废水、炼焦煤气、焦化废水等中的氨氮浓度都比较高，常规活性污泥法往往难以达标排放，需要添加辅助药剂，如臭氧、氯和二氧化氯等，才能够有效去除。
由于其反应条件较苛刻，一般使用于高浓度氨氮废水的处理，需要在强酸性的环境下进行。
而一般酸性水解条件下， pH值较高(约为3～4)，因此许多厂家选择了更优秀的催化体系，例如：强酸型阳离子聚丙烯酰胺(APAM)和强酸型阴离子聚丙烯酰胺(APAM)等，这些均已被证明是非常有效的氨氧化催化剂。
厌氧氨氧化的原理及应用
厌氧氨氧化的原理及应用原理厌氧氨氧化（Anammox）是一种新型的氮循环过程，能够将氨氮直接转化为氮气，通过厌氧氧化反应来实现。
此过程主要包括两个步骤：厌氧氨氧化反应和硝化反应。
1.厌氧氨氧化反应：在此反应中，厌氧氨氧化细菌利用铁硫酶在缺氧条件下将氨氮和氨氧化反应生成亚硝酸盐。
这个过程是通过厌氧氨氧化细菌体内的膜类联酶红蛋白（Hemerythrin）酶催化完成的。
2.硝化反应：在这一步骤中，亚硝酸盐会被硝化细菌进一步氧化为氮气，并释放到大气中。
这个反应是通过硝酸细菌产生的氧氧化亚硝酸盐的酶（氧化酶）催化完成的。
综合来看，厌氧氨氧化是一种氮转化过程，通过厌氧氧化和硝化反应将氨氮转化为氮气，从而实现氮循环。
应用厌氧氨氧化过程具有以下几个应用领域：1.污水处理：厌氧氨氧化被广泛应用于污水处理领域，可以高效地去除废水中的氨氮。
相较于传统的硝化反应，厌氧氨氧化的反应速度更快、反应条件更温和，能够节约能源和减少化学药剂的使用，具有较好的经济性和环境友好性。
2.氮肥生产：由于厌氧氨氧化可以直接将氨氮转化为氮气，因此该过程可用于氮肥的生产。
通过将废水中的氨氮进行处理和转化，可以制备出高纯度的氨氮肥料，提高氮肥利用效率。
3.环境修复：厌氧氨氧化过程也可用于环境修复。
例如，在一些河流、湖泊和水库中，氨氮的过量积累会导致水体富营养化问题，对水生态系统造成严重破坏。
通过引入厌氧氨氧化技术，可以将废水中的氨氮高效转化为氮气，减少对水体的负荷，从而实现环境修复。
4.增氧系统优化：利用厌氧氨氧化技术，可以在增氧系统中实现氮气的去除。
传统的增氧系统中，硝化反应和反硝化反应需要通过供氧和通气来维持反应条件，而这些过程会消耗大量的能源。
引入厌氧氨氧化过程后，可以减少反应中对氧气和能源的需求，降低运行成本，同时提高系统的稳定性。
5.氮循环研究：通过深入研究厌氧氨氧化过程，对氮循环和氮转化机制有更深入的理解。
这对于优化氮循环过程、改进氮肥利用和水体管理具有重要意义。
厌氧氨氧化名词解释
厌氧氨氧化名词解释厌氧氨氧化是指厌氧氨氧化装置在工业上的应用，分为好氧氨氧化和厌氧氨氧化。
一般情况下所讲的厌氧氨氧化都是指厌氧氨氧化。
3.1污泥特性因为活性污泥法中的污泥量大，沉降性能较差。
污泥粒径一般较细，比表面积小，活性差，故具有以下特性：(1)在其生长过程中微生物的生命活动主要是对污水中的有机质进行分解和合成，没有生物絮凝过程；(2)固体悬浮物质少，容易沉淀和分离，含水率很高，一般为70％左右；(3)颗粒表面吸附了一层胶状物质，易于吸附和凝聚。
污泥的凝聚性随着污泥龄的增加而减弱；(4)厌氧氨氧化工艺的使用，这类污泥变得更难脱水和稳定化。
(5)污泥受水质水量的影响大，脱水、浓缩、运输、处置困难。
3.2厌氧氨氧化工艺流程的构成厌氧氨氧化是在缺氧环境下完成的。
整个流程由前端处理和后续处理两部分组成，即：前端处理包括格栅及调节池，通常由人工拦截、自动翻板和刮泥机等方式构成；后续处理包括反应器、沉淀池、二沉池、消毒系统、污泥脱水和干燥系统等。
整个流程由许多处理单元连接起来，构成一个有序的运行体系。
4.1厌氧氨氧化工艺的特点(1)脱氮除磷效率高，节省能源，可获得高的可生化性， [gPARAGRAPH3][5]等厌氧氨氧化的COD和BOD5去除率均可达90％以上，对COD和BOD5的去除比高达99.9%。
(2)设备简单，操作费用低，维护管理简便，没有污泥膨胀现象，运行可靠，操作弹性大，且易于和高浓度有机废水结合。
(3)能耗高，占地面积大，污泥体积大，相对比较复杂。
(4)有效地防止出水的可生化性降低，使之有利于后续处理单元的进行。
(5)占地面积大，污泥消化系统庞大，也存在占地面积大的问题。
4.2厌氧氨氧化工艺的优点(1)能迅速脱除生物处理工艺不能去除的难生物降解有机物，如芳香族氨基酸、苯基甲酸甲酯、苯酚、乙酸乙酯等，提高废水的可生化性，对已存在于废水中难降解有机物起到预处理的作用，并且对后续处理单元的工艺流程无不良影响。
厌氧氨氧化的简介——李权
厌氧氨氧化的简介——李权厌氧氨氧化是指在缺氧环境下利用氨氧化细菌将氨氮氧化为亚硝态氮或氮气的一种生物学过程。
这个过程中产生的亚硝态氮或氮气是无害的，能够减少废水对水环境的污染。
厌氧氨氧化是一种依赖于硝酸盐减少的过程，通过将氨氮氧化为亚硝态氮，实现了氮循环的一个重要部分。
它是自然界一种常见的氮循环途径，广泛存在于泥沼、沼泽、湖泊和海洋等环境中，可以消耗废水中的氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐等污染物质，减少水环境的污染程度。
厌氧氨氧化的反应方程式如下：NH4+ + NO2- → N2(g) + 2H2O该反应是一种耗能的过程，需要更多的生物可降解物质供氨氧化细菌消耗，来促进氮的氧化反应。
因此，对于厌氧氨氧化的研究，不仅要关注氨氧化过程，还要关注底物的供应和历经过程等方面。
厌氧氨氧化的机理和微生物都十分复杂。
广义上来看，Hansenula polymorpha是厌氧氨氧化过程中主要的细菌。
其他厌氧氨氧化微生物还包括Anammox细菌、Thermomicrobium carboxydum、Brocadia微球菌属的细菌等等。
Anammox细菌是一种广泛存在于水体中的细菌，在厌氧氨氧化中起到了重要的作用。
它们通过厌氧氧化氨氮和亚硝酸盐的共同反应来代替传统的硝化/脱硝过程。
这种代替过程不仅需要更少的能量，还能减少污泥生产和移除过程。
此外，Anammox细菌的价值还在于它们能够通过生物发酵、纤维素分解等过程，降低废水中碳的含量。
Brocadia微球菌属的细菌是一组利用硝酸盐来代替传统采用硫酸盐进行锂离子交换的特殊细菌。
在厌氧氨氧化过程中，它们能够高效地转化硝酸盐，并产生电子供Anammox细菌代谢所需的能量。
总之，厌氧氨氧化是一种利用细菌通过氨氮氧化产生亚硝态氮或氮气，来减少污水中氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐的生物学过程。
它是一种可操作性强、成本低、技术易操作且无需补充碳源等优点的处理污水的方法，未来在环境治理中将具有广泛的应用前景。
厌氧氨氧化
厌氧氨氧化厌氧氨氧化是一种有效的降解有机污染物的技术，是一种在厌氧环境下进行的氧化反应。
厌氧氨氧化是在活性二氧化碳（CO2)作用下，含氮有机物经氨和活性二氧化碳（CO2)氧化生成氮氧化物的反应过程。
厌氧氨氧化的降解有机污染物的作用机制主要是氨和活性二氧化碳（CO2)参与的氧化反应，可以有效的降解有机物，同时还产生了较少的有毒产物，可以有效的减少对土壤和地下水的影响。
厌氧氨氧化主要是把氮含量较高的有机物进行氧化，因此，厌氧氨氧化在处理氮含量较高的有机污染物方面具有重要的意义，如处理含有挥发性有机物（VOC）和芳香族有机物（PAH）以及氮含量较高的有机物。
此外，厌氧氨氧化具有较高的处理效率，能把污染物的去除率高达99%以上。
厌氧氨氧化处理污染物的过程主要包括进水处理、厌氧氨氧化反应、出水排放三个步骤。
1．进水处理前的预处理是指在进厌氧氨氧化处理的水中，加入一定量的CO2，增加污染物的溶解度，以达到较好的处理效果。
2．厌氧氨氧化反应是指在CO2作用下，氨与污染物发生氧化反应，从而使有机污染物发生降解。
3．出水排放是指处理完成后，将含有有机物的废水进行排放到排放口处，以便更好的处理废水。
厌氧氨氧化具有以下优点：1．降解效率高，厌氧氨氧化处理大约可以达到99%以上的处理效果。
2．可以有效的降解VOCS、芳香族有机物和氮含量较高的有机物。
3．反应产生的产物较少，不污染土壤和地下水。
4．可用于大规模污染物的减少，同时可以有效的降低污染物浓度以达到环境质量标准，提高水资源的利用效率。
当然，厌氧氨氧化也有一些局限性，比如说，厌氧氨氧化的效率不是特别的高，而且有机物的去除率也不是特别的高，主要是由于有机物的质量和水温等因素的影响。
因此，要有效的运用厌氧氨氧化降解有机物，必须在环境条件、方法配比等方面有所准备，以保证厌氧氨氧化工艺技术的有效性。
厌氧氨氧化作为一种减少和降解有机污染物的有效技术，因其可行性和节约性，近年来被越来越多的应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
g-N/L/d) (m rate production
400 350 300 250 200 150 100
50
y = 1.29x R2 = 0.89
y = 0.30x R2 = 0.78
0
0
100 200 300 400
Ammonia-removal rate (mg-N/L/d)
Strous, et.al,1998 NH4+ : NO2- : NO3- = 1 : 1.32 : 0.26
目的
反应器
细菌模型
实验验证
备注
课题1
为厌氧氨氧化开展 连续
一个基本模型
(2L)
厌氧氨氧化细菌 450天实验
厌氧氨氧化反应器的启 动
课题 2
通过厌氧氨氧化模 连续 型经验对污水厂升 (10.6L) 级
厌氧氨氧化细菌, 375 天实验 异养
结合自养与异养反硝化 （厌氧氨氧化）细菌
Soda et al., (2008) 45 th Annual meeting of Japanese Society of Water Treatment Biology Soda et al., (2008) 42 nd Annual meeting of Japan Society on Water Environment
旋转过滤器 CANNON CANNON CANNON
厌氧氨氧化菌, 氨氧化, 氮 氧化
厌氧氨氧化菌, 氨氧化, 氮 氧化
厌氧氨氧化菌, 氨氧化, 氮 氧化
厌氧氨氧化菌, 氨氧化, 氮 氧化，异养
24小时批次实验 No No No
备注
生物膜模型
基于溶解氧灵敏分 析的研究模型 基于温度灵敏分析 的研究模型 基于 COD 灵敏分 析的研究模型
课题 1 厌氧氨氧化基本模型的开展
模型发展
厌氧氨氧化细菌的反应
生长 有氧条件的衰减 厌氧条件下的衰减
R ? μAN
K
AN O2
KOA2N ? SO2
SNO2 KANNO2 ? SNO2
S NH4
K
AN NH4
?
S NH4
X AN
R
?
b AN
SO2 KAON2 ? SO2
X AN
R
?
b AN ηAN
K
AN O2
KAON2 ? SO2
X AN
结合这3个基本的反应，厌氧氨氧化产生的氮(SNH4), 亚硝酸盐 (SNO2), 硝酸盐 (SNO3), 厌氧氨氧化细菌 (XAN) , 惰性物质(XI) 的浓度用微分方程的表示。 可以用一个软件包(Berkeley Madonna ver. 8.0.1; Macey & Oster) 来模拟。
厌氧氨氧化 在流动反应器中的建模与模拟
背景材料
厌氧氨氧化 (anaerobic ammonium oxidation)
有机氮
(Mulderet al., 1995)
氨化
同化 固氮
N2O
NH4+ 厌氧氨氧化 N2
NH2OH
氨氮
同化
反硝化
NO
3
硝态氮
NO2-
亚硝态氮
-3
-1 0 +1
+3
+5
氮氧化状态
Our study NH4+ : NO2- : NO3- = 1 : 1.29 : 0.30
为什么我们需要厌氧氨氧化的数学模型 ?
因为厌氧氨氧化细菌的生长非常缓慢(倍增时间> 11 天), 利用厌氧氨氧化发展和优化氮去除过程需要一个相当长的 时间。
数学模型可以在低人工和低成本下支持工艺的设计和施工 方案. 即使模型不是完全正确 , 通过模型模拟提供的趋势大 大助于细菌缓慢生长的发展过程。
◆アンNモHニ4+ア態窒素 ●亜硝N酸O態2-窒素
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
Time (day)
结果与讨论（总结）
脱氮的模型 验证
I
II
III IV
V
VI
g/L)
300
lnfluent
A
(m 200
Effluent
H4-N
100
N
0
0
50
100
150
200
250
300
厌氧氨氧化反应器的运行条件
恒定浓度, 流量增加
恒定流量， 浓度增加
I
II
III IV
V
VI
12
(L/day)
10 8
rate
6
Flow
4 2
0
0
300
g/L)
250
(m 200
Nitrite
150
onia, m
100 50
m
A
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
Time (day)
实验
用聚酯无纺布材料做的实验室反应器（2L）。
Light shelter
Temp. controller
reaAcntoarmmox
Influent pump
聚酯无纺布材料
Effluent tank
Influent tank
种泥由Prof. Furukawa, Kumamoto University提供。
厌氧氨氧化是一个自养反硝化 过程 利用 NH4+ 作为电子供体和 NO2- 作为电子受体。
厌氧氨氧化的化学计算
1.0NH
+ 4
+
1.32
NO
2
+
0.066HCO
3
+ 0.13H
+
→1.02N
2
+
0.26
NO
3
+
0.066CH
2 O 0.5N 0.15
+ 2.03H
2O
500
450
Nitrate removalrate, Nitrite
Dapena-Mora et al., (2004) J. Chem. Technol. Biotechnol.
序批式反应 器
厌氧氨氧化菌, 异养
180天实验
厌氧氨氧化菌的增 殖
我们关于厌氧氨氧化模型的研究
我们的研究小组(Osaka University) 也是通过数学模型和实验室反应器用异养菌来研 究厌氧氨氧化细菌共存的。
厌氧氨氧化模型的研究
反应器
细菌模型
试验验证
Koch et al. (2001) Wat. Sci. Technol.
Hao et al. (2002a) Wat. Res.
Hao et al.(2002b) Biotechnol. Bioeng.
Hao et al.(2004) Wat. Sci. Technol.
350
400
450
500
Time (day)
g/L) (m
300 200
Influent Effluent
B
O2-N
100
N
0
0
300 g/L) 200 (m 3-N 100 O N
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
Time (day)
Effluent
C
图表示实验数据, 线表示模拟数据.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
Time (day)
模型模 拟出了在 阶段 I, II, and VI 的实验数据。 但是在高氮 浓度进水(>200 mg-N/L) 阶段 IV and V ，