城市污水厌氧氨氧化生物脱氮研究进展

城市污水厌氧氨氧化生物脱氮研究进展
城市污水厌氧氨氧化生物脱氮研究进展

城市污水城市污水厌氧氨氧化厌氧氨氧化厌氧氨氧化生物脱氮研究进展生物脱氮研究进展

唐崇俭,郑 平

(浙江大学 环境工程系,浙江 杭州 310029)

摘 要:厌氧氨氧化菌可在厌氧条件下以亚硝酸盐为电子受体将氨氧化为氮气,是目前废水生物脱氮的研究热

点之一。小试的研究表明,该工艺的容积负荷可高达125kg N/(m 3

·d)。城市污水处理厂污泥厌氧消化液以及城市

生活垃圾填埋场渗滤液都含有高氨氮浓度以及低有机物浓度,十分适合采用厌氧氨氧化工艺进行处理。目前,生

产性厌氧氨氧化工艺已在荷兰、丹麦和日本等国成功应用于这两类废水的脱氮处理,最大容积氮去除速率高达

9.5kg N/(m 3·d),显示了该工艺诱人的工程应用前景。本文分析了世界上第一个生产性厌氧氨氧化工艺处理城市

污水厂污泥厌氧消化液的运行情况,论述了厌氧氨氧化工艺在城市污水处理中面临的问题。结合课题组内的研究

结果,提出了一种新型的菌种流加式厌氧氨氧化工艺,并探讨了其在城市污水处理中的作用。

关键关键词词:厌氧氨氧化;城市污水;生物脱氮;工程应用 Application of Anammox Process in Municipal Wastewater Treatment

Tang Chongjian, Zheng Ping

(Department of Environmental Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310029, China )

Abstract : Under anoxic condition, anaerobic ammonium-oxidizing (Anammox) bacteria can

oxidize ammonium to nitrogen gas using nitrite as electron acceptor. It becomes a topic issue on

biological nitrogen removal from ammonium-rich wastewater due to some promising advantages such as

low operational cost and super high volumetric loading rate. As reported, the nitrogen loading rate

reached up to 125 kg N/(m 3·d). Characterized by high ammonium concentration and relatively low

biodegradable organic content, the sludge digester liquor from the municipal wastewater treatment plant

and the landfill leachate are demonstrated to be very suitable for application of Anammox process to

realize high-rate nitrogen removal. The full-scale application of Anammox process has already been

applied for nitrogen removal from sludge digester liquor and landfill leachate in The Netherlands, Japan

and Denmark with the maximum nitrogen removal rate as high as 9.5 kg N/(m 3·d). Thus, the operation

of the first full-scale Anammox reactor treating municipal sludge digester liquor was introduced, and the

problems during the application of Anammox process in municipal wastewater treatment were discussed.

An innovative Anammox process with sequential biocatalyst addition (SBA-Anammox process) was

proposed to overcome the drawbacks and accelerate the application of Anammox process in municipal

wastewater nitrogen removal.

Key words: Anammox; municipal wastewater; biological nitrogen removal; application

“十一五”期间,化学需氧量(COD)排放得到有效控制,氨氮已上升为影响地表水质的首要指标。根据分析,氨氮有望在“十二五”被纳入全国主要水污染物排放约束性控制指标,以便有效控制氨氮排放总量,改善目前水质氨氮普遍超标的情况,缓解氮素污染。

我国氨氮排放量远远超出受纳水体的环境容量。据估算,2007年,我国氨氮排放总量约相当于环境容量的4倍左右,所致的环境污染十分严重。2007年,氨氮是长江、黄河、海河和辽河的首要污染物,同时也是珠江和淮河的主要污染物。2008年重点流域水污染防治专项规划考核结果表明,重点流域氨氮污染严重,其中海河、辽河、三峡库区及其上游、黄河中上游等流域大部分断面氨氮超标,太湖、巢湖、滇池等流域氨氮达标率也偏低。2008年全国地表水河流国控断面中氨氮劣Ⅴ类断面占19.2%,全部断面氨氮平均浓度为1.9mg/L,仅达Ⅴ类标准水平[1]。

我国城市污水脱氮处理有待加强。第一次全国污染源普查公报显示,我国氨氮的年总排放量为172.91万吨,其中生活污水年氨氮排放量为148.93万吨,占氨氮总排放量的86.1%。我国污水处理厂污水年实际处理量为210.31亿吨,其中城镇污水处理厂处理194.41亿吨,占92.5%。但城市污水厂对氨氮的消减量仅为37.62万吨,氨氮消减率只有25%。另外,全国每年城市生活垃圾产生量(以清运量计)达1.521亿吨,共有垃圾无害处理设施460座,生活垃圾集中处理率为80.92%,无害化处理率为62.03%,垃圾渗滤液所致的氨氮污染负荷不断增大[2]。我国城市污水脱氮形势十分严峻。

在城市生活污水中,氨氮通过微生物的同化作用被用于合成细胞,最终汇入到污水厂剩余污泥中。由于城市污水厂剩余污泥的处理与处置一直是个难题,往往先采用厌氧消化进行污泥减量处理。污泥的厌氧消化会将氨氮重新释放,导致消化液中含有高浓度的氨氮,并且有机物浓度较低[3-4],采用传统的硝化-反硝化工艺处理时,不仅运行费用高,脱氮效率也不甚理想。此外,城市垃圾渗滤液不仅具有高氨氮和低有机物浓度,并且成分较为复杂,往往含有毒性物质[5],采用生物处理时也面临技术上的难题。

厌氧氨氧化工艺是近20年来开发成功的新型生物脱氮技术。在缺氧条件下,厌氧氨氧化菌以亚硝酸盐为电子受体将氨氧化为氮气[6]。在处理高氨氮废水时,通过前置短程硝化工艺将大约一半的氨转化为亚硝酸盐,在后置厌氧氨氧化工艺中,产生的亚硝酸盐与剩余的氨反应生成氮气。相对于传统的硝化-反硝化工艺,短程硝化-厌氧氨氧化工艺具有许多优势[7]:

①需氧量减少62.5%,可有效降低充氧电耗;

②无需补充有机碳源,运行费用降低;

O5O1O15O202503O35O40450③不涉及异养型的反硝化菌,可大大降低剩余污泥产量。其中,由于催化厌氧氨氧化反应的

厌氧氨氧化菌为严格的化能自养型细菌,生长速度十分缓慢,细胞产率很低,使得厌氧氨氧

化往往成为该组合工艺的限制步骤。

另一方面,厌氧氨氧化工艺具有很高的容积效能。实验室小试的研究表明,该工艺最高容积

负荷率可高达125 kg-N/(m 3·d)[8],因而可大大减少反应器的占地面积,显著降低处理费用。在工

程应用方面,世界上第一个生产性Anammox 反应器已于2002年在荷兰鹿特丹市城市污水处理厂

投入运行,用于处理厌氧污泥消化液,其容积氮去除速率高达9.5kg/(m 3·d)[3],对于一个62万人口

的城市,其污泥消化液处理仅用了70m 3的装置,显示出诱人的工程应用价值。

本文拟就城市污水厌氧氨氧化生物脱氮的现状、工程应用中的问题以及强化技术做一综述。 1 厌氧氨氧化工艺的高效性厌氧氨氧化工艺的高效性能能

1.1 .1 实验室实验室实验室小试小试小试

本课题组采用模拟含氮废水试验了厌氧氨氧工艺的潜能[8]。在反应器完成启动后,控制进水亚硝

酸盐氮浓度为360 mg/L ,回流比为0.5,逐步缩短HRT ,并维持氨氮浓度相对过量,经过450 d

的运行,逐步将HRT 由6.90 h 缩短为0.16 h ,反应器的容积氮负荷由2.3 kg N /(m 3·d) 提升为125.0

kg N /(m 3·d),获得反应器的容积基质氮去除速率可高达74.3±6.7 kg N /(m 3·d)(图1)[8]。

图1厌氧氨氧化反应器的脱氮效能

Fig.1 Performance of Anammox process under high loading rate

反应器内的厌氧氨氧化颗粒污泥呈鲜红色,显现优良性能(见图2)。

露1

蘸 全国城镇污水处理厂除磷脱氮及深度处理技术交流大会 论文集 图2 高效厌氧氨氧化反应器及其颗粒污泥 Fig. 2 Images of carmine Anammox granules 各研究者所得厌氧氨氧化工艺的高效性能列于表1。 表1 厌氧氨氧化工艺的高效性 Tab. 1 Overview of high-rate Anammox process 废水

反应器类型 容积/ L NRR/ kg/(m 3·d) 参考文献 UASB 1.1 45.2 [11] 生物膜

0.8 26.0 [10] UASB

1.1 11.7 [12] ABF

0.2 11.5 [13] 模拟废水 气升式反应器 1.8 8.9 [14]

总结来看,厌氧氨氧化工艺获得高效性的主要原因大致有二: 其一,采取低基质浓度(尤其是低亚硝酸盐浓度)大流量(低HRT )的运行模式运行厌氧氨氧化反应器,注意避免基质(亚硝酸盐)的自抑制作用[8-10]。 其二,形成颗粒污泥。颗粒污泥沉降性能好,易于通过沉降而持留在反应器内,可增加反应器内生物量的浓度[8],因而容易获得高效性能。 本课题组的研究表明[8],在逐步提高进水流量的工况下,反应器内的水力负荷逐渐升高,反应

器内的厌氧氨氧化污泥逐步颗粒化,至HRT 为0.16h ,反应器内厌氧氨氧化颗粒污泥的平均粒径

为2.5±0.9mm ,其中粒径为1.5~3.7mm 的颗粒污泥占污泥总数的82.7%;粒径小于1mm 的污泥几

乎没有,表明反应器内的生物污泥全部颗粒化,反应器内的污泥浓度高达42gVSS/L 。其三,在高

容积基质氮去除速率下富集培养获得的厌氧氨氧化污泥具有很高的比厌氧氨氧化活性[5.6 kg

N/(kg VSS·d)][8],因而可有效地将系统内的基质快速转化,同时也在一定程度上缓解了基质的自抑

制作用。

1.2 生产性装置生产性装置

城市污水处理厂厌氧污泥消化液含有较高的氨氮浓度(~1200 mg N/L )和较低的有机物浓度

(100-300 mg COD/L ),并且水温可维持在30℃左右[3,15],

适合采用厌氧氨氧化工艺进行脱氮处理。目前,厌氧氨氧化工艺广泛应用于污水厂污泥消化液的脱氮处理。城市垃圾渗滤液也具有氨氮浓

度高(1500 mg N/L )和有机物浓度低(500 mg BOD 5/L )的特点[16],目前,也已有生产性厌氧氨

氧化及其组合工艺应用于垃圾渗滤液的脱氮处理[3,17]。表2列出了厌氧氨氧化工艺在城市污水中的

应用情况。

2002年在荷兰鹿特丹市建成了世界上第一个生产性Anammox 反应器,有效容积为70m 3,用

于处理经短程硝化后的厌氧消化污泥压滤液[3]。该Anammox 反应器于2002年7月开始启动,在

前800d ,反应器的亚硝酸盐氮去除速率为0.025 kg N/(m 3·d),但没能检测到氨氮的去除和硝酸盐

氮的产生(即没有检测到厌氧氨氧化活性),定量PCR 的分析结果表明污泥中的厌氧氨氧化菌确

有增加。第800-1250d 为厌氧氨氧化效能提高阶段,此时通过测定进出水浓度可以明显的检测到

氨氮的减少,但直到第925d 才检测到硝酸盐氮的产生,表明Anammox 反应逐渐成为反应器内的

主导反应。在稳定运行阶段,反应器的容积负荷稳步提升,至1359d ,反应器的容积基质氮去除

速率达到设计值500kgN/d [7.2kg N/(m 3·d)],后续运行的最高值为9.5kg N/(m 3·d),并仍有提高的余

地,容积产气速率达10m 3/(m 3·d)[3]。

厌氧氨氧化工艺实现了城市生活污水的高效生物脱氮,增强了城市污水处理厂的脱氮能力,

并大大减少了反应器的容积,降低了脱氮处理的费用。据报道,采用厌氧氨氧化及其组合工艺,

其处理费用仅为0.75欧元/kg N ,远远低于传统生物脱氮工艺(2-5欧元/kg N )[4],显示了诱人的

工程应用前景。

表2 厌氧氨氧化工艺在城市污水处理中的应用

Tab. 2 Overview of application of Anammox process in municipal wastewater treatment

工艺

废水种类 容积/ m NRR/ kg N/(m ·d) 位置 参考文献 污泥消化液 70 9.5 荷兰 [3] 污泥消化液

100 1.0 荷兰 [3] 污泥消化液

58 3.0 日本 [3] Anammox

工艺 污泥消化液 0.2 6.4 日本 [18]

污泥消化液

2.1 0.1 瑞典 [3] 污泥消化液

2.5 0.7 瑞士 [7] 污泥消化液 500 0.7 奥地利 [3] 垃圾渗滤液 384 0.3 中国台湾 [17] 污泥消化液 67 1.0 丹麦 [3] 垃圾渗滤液

240 1.7 英国 [3] 污泥消化液

102 1 丹麦 [3] 垃圾渗滤液

33 0.4 瑞士 [3] one reactor

Nitritation-

Anamamox

工艺 污泥消化液 4 0.5 瑞典 [3]

2 厌氧氨氧化工艺厌氧氨氧化工艺工程工程工程应用的难题应用的难题应用的难题

厌氧氨氧化菌为自养型细菌,其生长缓慢,倍增时间长,细胞产率低[6],且对环境条件敏感

[19-20],导致厌氧氨氧化工艺推广应用缓慢[3]。在我国,对厌氧氨氧化技术的研发大多处于实验室

小试阶段,中试及以上规模的工程很少[20]。综合来看,应用厌氧氨氧化工艺处理城市生活污水时,

主要存在以下几个方面的难题:

2.1 .1 接种污泥接种污泥接种污泥与菌种扩增与菌种扩增与菌种扩增

在自然界以及废水生物处理系统中,厌氧氨氧化菌丰度很低(表3)[10]。对接种污泥进行直接

测定,几乎不能检到厌氧氨氧化活性[10],获取高质量的菌种(接种物)是厌氧氨氧化工艺工程应用

所面临的重大挑战。另外,厌氧氨氧化菌生长缓慢,细胞产率低,其富集培养较为困难,大量扩

增高活性的厌氧氨氧化菌也是厌氧氨氧化工艺工程应用必须攻克的难题。

表3 不同废水处理站污泥中Anammox 菌的16S rDNA 定量分析[10]

Tab. 3 Anammox bacterial 16S rDNA copy numbers in sludges taken from different wastewater treatment plants

污泥来源

废水种类 含量/ 拷贝/mg 干污

泥 C/N/ g/g 时间/d a MNRR b / kg/(m 3·d) 反硝化池

市政污水 3.0×107 4.0 143 0.044 反硝化池

市政污水 3.1×107 5.1 223 0.032 反硝化池

市政污水 1.6×108 0.9 37 0.083 反硝化池

粪污 1.1×107 12.4 69 0.048 硝化池

填埋场滤液 1.7×106 2.0 171 0.004 氧化沟

市政污水 5.0×107 0.9 203 0.026 厌氧消化池

市政污水 1.9×107 1.5 107 0.039 曝气池

粪污 2.4×107 3.0 54 0.058 氧化沟 市政污水 1.1×108 1.1 64 0.054

a: 30mg/LNH 4+-N 和NO 2--N 被完全去除的时间; b:最大厌氧氨氧化速率。

80

~3严50907 全国城镇污水处理厂除磷脱氮及深度处理技术交流大会 论文集

2.2 .2 加快加快加快启动启动启动与稳定运行与稳定运行与稳定运行

厌氧氨氧化菌生长速度缓慢,导致厌氧氨氧化工艺启动缓慢。世界上第一个生产性装置的启

动时间长达3.5年[3],加快厌氧氨氧化工艺的启动过程是其工程应用面临的巨大挑战。

厌氧氨氧化的基质为氨和亚硝酸盐,均具毒性,尤以亚硝酸盐毒性更大[9-11,13](图3)。在厌

氧氨氧化工艺的运行过程中,当基质浓度较高时,容易出现基质的自抑制而导致反应器运行失稳。

厌氧氨氧化工艺的运行稳定性是工程应用必须解决的难题。 图3 基质浓度对厌氧氨氧化脱氮性能的影响

Fig. 3 Effect of substrate concentration on the nitrogen removal performance

2.3 有机物影响有机物影响 城市生活污水中往往存在有机物。有机物会对厌氧氨氧化产生不良影响。 从分子水平看,亚硝酸是厌氧氨氧化和反硝化的共同反应物,两者的化学反应式分别为(1)和(2)(其中有机物以葡萄糖表示)[21]。在缺氧以及同时存在氨、亚硝酸盐和有机物的条件下,因反硝化的吉布斯自由能(-472 kJ/mol )低于厌氧氨氧化(-335 kJ/mol )的吉布斯自由能,反硝化更易发生,因此反应物亚硝酸被优先用于反硝化,导致厌氧氨氧化因缺乏反应物亚硝酸而难以进行。 O 2H N NH NO 224-2+→++

(1)

2226126-

2CO 4

3O H 45N 21H O H C 81NO ++→+++ (2) 从细胞水平看,反硝化菌的倍增时间一般以小时计,而厌氧氨氧化菌的倍增时间则一般以天

计,前者远远短于后者。由于反硝化先于厌氧氨氧化发生,因此体系内的营养物质(包括亚硝酸)

也先满足反硝化菌的细胞合成之需。在实际废水中,一些营养成分(如微量元素和生长因子)的

含量较低,易成为限制性因子,有异养菌生长时,这些限制性因子供求关系更加紧张,对厌氧氨

氧化菌的生存和发展是一个严峻挑战。

从生态水平看,反硝化菌为异养型细菌,可利用有机物作为碳源,其细胞产率(细胞产率系

数Y=0.3)远远高于厌氧氨氧化菌(Y=0.066)[21],因而在生存空间(颗粒污泥空间、反应器有效

空间)的竞争中也处于优势。若长期在高有机物浓度下运行,反硝化菌可逐渐占据颗粒污泥和反

应器的有效空间,并将厌氧氨氧化菌排挤出反应器系统[21]。

2.4 毒物影响毒物影响

垃圾渗滤液往往含有毒性物质,如重金属等[5]。毒物会影响厌氧氨氧化。

从分子水平看,毒性物质对厌氧氨氧化的影响主要有两个方面:一是与厌氧氨氧化竞争反应

物氨或亚硝酸,如在脱氮硫杆菌的作用下废水中的硫化物可将亚硝酸还原为氮气[22];又如在硝化

细菌的作用下氧可将氨氧化成亚硝酸而造成氨缺乏,也可将亚硝酸氧化成硝酸而造成亚硝酸缺乏。

二是导致催化厌氧氨氧化反应的酶失活,如羟胺氧还酶中含有大量细胞色素,CN -

可与细胞色素

中的铁结合而使之失活。

从细胞水平看,毒物会破坏厌氧氨氧化菌的细胞结构或抑制厌氧氨氧化菌的代谢活动。

从生态水平看,厌氧氨氧化菌生长速度慢,细胞产率低,对毒性物质抗性弱;而异养菌生长

速度快,细胞产率高,对毒性物质抗性强。当废水中存在毒性物质时,厌氧氨氧化菌所受的抑制

更严重,更易被淘汰出局。 3 菌种流加式厌氧氨氧化工艺菌种流加式厌氧氨氧化工艺

菌种扩大培养是发酵工业中广泛采用的一种菌种应用技术[23]。在批次发酵中,一般通过“试管

→三角瓶→种子罐→发酵罐”的多级扩增,使菌量满足生产需要。而在连续发酵中,菌种扩增与发

酵生产往往同时进行。在厌氧氨氧化工艺的启动过程中,除装置内菌种自身增殖外,外加菌种无

疑有利于加快菌体积累。在厌氧氨氧化工艺用于处理有机含氨废水或者毒性含氨污(废)水时,

外加菌种则无疑有助于保持功能菌数量及其在混合菌群(污泥)中的比例,从而增强对有机物和

毒物的抗性。采用新型菌种流加技术可望进一步加快厌氧氨氧化工艺在城市生活污水中的应用。

3.1 .1 加快加快加快启动启动启动过程过程过程

厌氧氨氧化反应器的启动缓慢,这一缺陷严重制约了该工艺的工程化应用。采用菌种流加技

术可大大缩短厌氧氨氧化工艺的启动时间[20]。

在本课题组所做的厌氧氨氧化反应器启动研究中,中试厌氧氨氧化反应器采用上流式滤器(2.5

m3),接种污泥为普通活性污泥(短程硝化污泥、厌氧颗粒污泥,反硝化污泥以及厌氧絮体污泥),由于在常温下启动,反应器运行200 d后仍未见氨氮去除现象。为了缩短启动时间,于第214 天向反应器内投加了20 L高效厌氧氨氧化污泥[VSS为14.2 g/L,比污泥活性为1.68 g N/(g VSS·d)],中试反应器立即呈现厌氧氨氧化功能,之后氨氮去除率逐渐上升,厌氧氨氧化功能逐渐增强。至第255 天,反应器容积总氮去除速率升高为1.11 kg N/(m3·d),达到设计指标值,反应器启动成功[20]。后续运行结果表明,该中试厌氧氨氧化反应器的容积脱氮效能可达3.5 kg/(m3·d)。

就污泥投加量而论,相对于中试装置内的污泥量,所投加的厌氧氨氧化污泥并不多(污泥投加比约为2%)[20],理论上不足以产生如此显著的功效。这个现象表明,经过200多天的运行,中试反应器内已积累一定数量的厌氧氨氧化菌,只是由于某些因素的限制而不能显现厌氧氨氧化功能。

试验证明,厌氧氨氧化菌富集培养物只有在细胞密度高达1010个/mL以上时,才能显现出厌氧氨氧化活性[24]。在该中试反应器的启动过程中(2007年10月至2008年5月),水温维持在较低水平(5~20 ℃),在此温度下,厌氧氨氧化的活化能高达93~94 kJ/mol[25],反应较难进行(在废水生物处理中,活化能的取值范围通常为8.37~83.68 kJ/mol[24]),故厌氧氨氧化菌的细胞密度难以提高。通过向该中试反应器补充高活性厌氧氨氧化菌种,可在中试反应器的局部空间内提高厌氧氨氧化菌的细胞密度,从而显现出厌氧氨氧化活性,进而带动了中试反应器内其他厌氧氨氧化菌的代谢作用,最终得以在较短时间内完成启动,菌种流加效应显著[20]。

3.2

加速失稳恢复

.2 加速失稳恢复

加速失稳恢复

厌氧氨氧化菌的基质为氨和亚硝酸盐,均具毒性,其中尤以亚硝酸盐毒性更大。在反应器运行过程中,当基质浓度较高时,容易出现基质的自抑制而导致反应器运行失稳。厌氧氨氧化反应器基质抑制后的性能恢复是工艺稳定运行的重要内容。

Strous等[6]研究表明,亚硝酸盐浓度达98 mg/L即可完全抑制厌氧氨氧化菌的活性。Kimura 等[26]研究了亚硝酸盐冲击对厌氧氨氧化反应器性能的影响,发现当进水亚硝酸盐浓度突然提高至750 mg/L,并在此浓度下维持7d,反应器内厌氧氨氧化菌活性降低为原来的10%。此外,研究还表明游离氨浓度达80~104 mg/L时,也能导致厌氧氨氧化反应器运行性能的恶化[11]。本课题组研究表明,当厌氧氨氧化反应器的进水NO2--N浓度提升为1100 mg/L(进水氨氮为1000 mg/L)时,反应器出水NO2--N浓度逐渐升高为703 mg/L,出水NH4+-N浓度升高为716 mg/L;NH4+-N和NO2--N去除率分别仅为28%和36%,反应器性能严重恶化。将基质浓度降低后进行恢复试验,运行39d后反应器的进水亚硝酸盐浓度仅能恢复至800 mg/L,恢复程度只有89%。笔者在后续研究中,当反应器发生基质自抑制时,通过向反应器内流加少量高效厌氧氨氧化菌种,即可有效缓解基质的自抑制作用,快速恢复厌氧氨氧化反应器的脱氮性能。

13514014515O151601653.3 .3 克服有机物影响克服有机物影响克服有机物影响

本课题组研究了菌种流加式厌氧氨氧化工艺处理有机含氨废水的运行性能,实验结果如图4

所示。两个平行运行的序批式反应器(分别记为R1和R2),其中R1不流加菌种,作为对照;

R2每日定时流加菌种[比厌氧氨氧化活性为1.9 g N/(gVSS·d)],流加速率为0.097gVSS/(L 废水·L

反应器·d),进水氨氮、亚硝酸盐浓度为350mg/L 和400mg/L ,有机物浓度为500mgCOD/L ,

COD/NO 2--N 为1.25,HRT 为24 h 。在前15 d ,由于未对反应器内的pH 值进行控制,体系内pH

值高达9.0~9.3(主要由反硝化所致)。与此对应,两个反应器的氨氮去除率较低,但R2反应器

的氨氮、亚硝酸盐氮的去除率均高于R1。适时调控pH 值后,两个反应器内的pH 值稳定在7.5~8.0,

R2反应器的氨氮去除率上升至70%~80%,厌氧氨氧化功能显著增强;而R1的氨氮去除率仍维持

在20%以下,厌氧氨氧化功能较弱。

以上结果表明,采用菌种流加技术,可有效克服有机物对厌氧氨氧化的负面影响。

图4存在有机物时厌氧氨氧化SBR 的运行性能

Fig. 4 Performance of Anammox SBR under the presence of organic content. R1: without biocatalyst addition; R2: with

biocatalyst addition.

3.4 .4 缓解毒物抑制缓解毒物抑制缓解毒物抑制

本课题组试验了菌种流加式厌氧氨氧化工艺处理毒性含氨废水的性能[19]。

图5为对照UASB 反应器(未采用菌种流加技术)的运行性能。

由图5可见,在氨氮和亚硝酸盐浓度分别为120~200 mg/L 和160~240 mg/L ,HRT 设置为16 h

时,反应器的出水氨氮和亚硝酸盐浓度均高达150~200 mg/L ,氨氮去除率甚至低于20%,容积氮

去除速率仅为0.1 kg N/(m 3·d)。而采用菌种流加技术[菌种流加速率为0.028 g VSS/(L 废水· L 反应

器·d)],厌氧氨氧化反应器的HRT 可逐渐缩短为1.11 h ,反应器出水氨氮浓度低于50 mg/L (图6a ),

氨氮去除率稳定在80%左右;出水亚硝酸盐浓度基本稳定在20 mg/L以下(图6a),亚硝酸盐去除率为90%;反应器的容积负荷高达8.0~9.4 kg N/(m3·d),容积去除速率达7.9 kg/(m3·d)(图6b)[19]。

上述结果表明,采用菌种流加式厌氧氨氧化工艺,可实现毒性含氨废水的高效生物脱氮。

图5 厌氧氨氧化工艺直接处理毒性含氨废水的性能

Fig. 5 Performance of conventional Anammox process treating toxic wastewater

405O6O708O901O1O12O13O140

图6 菌种流加式厌氧氨氧化工艺的运行性能

Fig. 6 Performance of Anammox process with sequential biocatalyst addition

综合来看,基质、有机物和毒性物质都会对厌氧氨氧化菌产生抑制,导致厌氧氨氧化反应器的脱氮性能失稳。如前所述,作为毒物,这些物质均可从分子水平、细胞水平和生态水平影响厌氧氨氧化,其中尤以直接破坏厌氧氨氧化菌的细胞更为强烈。在处理毒性含氨废水的过程中,经41 d 的连续运行,UASB 反应器内的厌氧氨氧化颗粒污泥逐渐解体,颗粒粒径由2.51 mm 降低为

1.49 mm ,污泥颜色由鲜红色转变为浅黄色;通过透射电镜观察,发现污泥中厌氧氨氧化菌的细胞数量锐减。同样,高浓度的亚硝酸盐也会对厌氧氨氧化菌产生强烈的毒害作用,由于厌氧氨氧化性能的恢复往往是通过厌氧氨氧化菌数量增多来实现,而在基质抑制条件下,厌氧氨氧化菌难以增长,导致反应器性能失稳后的恢复过程十分缓慢。存在有机物的工况下,由于反硝化作用以及反硝化菌的特性,厌氧氨氧化菌在基质(分子水平)、营养(细胞水平)以及生存空间(生态水平)的竞争中都处于绝对劣势[21],长期在高有机物浓度下运行,厌氧氨氧化菌容易被淘汰出反应器系统[21]。可见,无论是发生基质自抑制,还是因毒物和有机物存在而致的性能恶化,都使得厌氧氨氧化菌的数量不能满足需求。通过流加高活性厌氧氨氧化菌种,可人为增加反应器内厌氧氨氧化菌的数量,强化脱氮功能。另外,厌氧氨氧化菌可分泌大量的胞外多聚物[19],可使厌氧氨氧化菌大量聚集,容易形成沉淀性能优良的厌氧氨氧化颗粒污泥[8],并具有较高活性[1.9 g N/(g VSS·d)][11],同时也具有较强抵抗外界不利因素影响的能力[21]。因此,通过流加高活性、沉淀性能优良的厌氧氨氧化颗粒污泥,可增加体系中厌氧氨氧化菌的数量,实现厌氧氨氧化菌的有效持留,并能增强其抵抗外界不利因素影响的能力,最终发挥出菌种流加的效应。 4 结论结论

厌氧氨氧化工艺可实现对废水中氨氮和亚硝氮的同时去除,具有很高的工程应用价值。实验室小试研究证明,该工艺的容积负荷率可高达125 kg N/(m 3·d),具有十分诱人的工程应用价值。

城市污水厂污泥厌氧消化液以及城市生活垃圾填埋场渗滤液都含有高氨氮和低有机物浓度,适合采用厌氧氨氧化工艺进行处理。目前,厌氧氨氧化工艺已在荷兰、丹麦、日本等国成功应用于消化污泥压滤液和垃圾渗滤液的脱氮处理,最高容积氮去除速率达9.5kg N/(m 3·d),显示了高效生物脱氮技术的巨大优势。但是,厌氧氨氧化菌生长缓慢,细胞产率低,对环境条件敏感,厌氧氨氧化工艺的工程应用存在诸如启动过程缓慢,运行容易失稳,以及存在有机物和毒物的不利影响等难题。基于菌种流加技术的菌种流加式厌氧氨氧化工艺不仅可加快厌氧氨氧化工艺的启动和失稳后的恢复,而且可克服有机物和毒物所致的负面影响,有助于加快厌氧氨氧化工艺在城市污水脱氮处理中的工程应用。

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城市污水厌氧氨氧化生物脱氮研究进展

作者:唐崇俭, 郑平

作者单位:浙江大学 环境工程系,浙江 杭州 310029

本文链接:https://www.360docs.net/doc/a13176330.html,/Conference_7557782.aspx

食品工业废水处理常见工艺[文献综述]

文献综述 食品工业废水处理常见工艺 一、前言部分 食品工业是以农、牧、渔、林业产品为主要原料进行加工的工业。食品工业作为中国经济增长中的低投入、高效益产业正在引人注目的发展、扩大;这种扩大对中国的经济发展无疑有促进作用,但从环境保护的角度来讲,食品工业废水对环境的影响也要引起有关方面的高度重视。 食品工业废水主要来源于三个生产工段。一、原料清洗工段:大量沙土杂物、叶、皮、磷、肉、羽、毛等进入废水中,使废水中含大量悬浮物。二、生产工段:原料中很多成分在加工过程中不能全部利用,未利用部分进入废水中,使废水含大量有机物。三、成形工段:为增加食品色香味,延长保存期,使用了各种食品添加剂,一部分流失进入废水,使废水化学成分复杂[1]。 食品工业废水本身无毒性,但含有大量可降解的有机物,废水若不经过处理排入水体会消耗水中大量的溶解氧,造成水体缺氧,使鱼类和水生生物死亡。废水中的悬浮物沉入河底,在厌氧条件下分解,产生臭水恶化水质,污染环境。若将废水引入农田进行灌溉,会影响农业果实的食用,并污染地下水源。废水中夹带的动物排泄物,含有虫卵和致病菌,将导致疾病传播,直接危害人畜健康[2]。 二、食品工业废水处理常见工艺 我国从20世纪80年代开始,各有关部门积极开展食品工业废水治理工作,已开发出多种有关这类废水的高效、低耗的处理工艺。包括好氧生物处理工艺、厌氧生物处理工艺、稳定塘工艺、光合细菌工艺、土地处理工艺以及上述工艺组合而成的各种各样的工艺。除此之外,膜分离技术及膜与生物法相结合的工艺也有研究。 2.1 典型工艺流程 目前国内外,食品工业废水的处理以生物处理[3]为主,较成熟的有厌氧接触法、厌氧污泥床法、酵母菌生物处理法等利用生物技术治理食品工业废水的方法。 2.1.1 废水处理典型工艺流程

污水生物脱氮技术研究现状

污水生物脱氮技术研究现状 摘要:概述了传统生物脱氮技术原理及传统的生物脱氮技术,分析了传统生物脱氮工艺的不足,并介绍了同时硝化反硝化、短程硝化反硝化、厌氧氨氧化等几种生物脱氮新技术的机理、特点和研究现状。最后对生物脱氮技术的今后的发展趋势进行了展望及建议,指出高效、低能耗的可持续脱氮工艺是污水处理的发展方向。 关键词:生物处理;生物脱氮;短程硝化反硝化;同步硝化反硝化;厌氧氨氧化Research Status of Biological Removal of Nitrogen from Wastewater Abstract:Summarizes the conventional biodenitrification technology principle and conventional biological removal of nitrogen technology, analyzes the deficiencies of conventional biological removal of nitrogen, and introduces nitration denitrification, shortcut nitrification and denitrification anaerobic ammonium oxidation ,and the features, the mechanism and the current research status of the several biological new technologies,. Finally have a outlook and Suggestions of the new technologies , points out that high efficiency, low energy consumption is the development direction of removal of nitrogen in sewage treatment. Keywords:biological disposal;nitrogen removal;shortcut nitrification;Simultaneous nitrification and denitrifieation;anaerobic ammonium

新型生物脱氮工艺

新型生物脱氮工艺 摘要介绍六种新型生物脱氮工艺的基本原理和研究现状。随后介绍新型生物脱氮工艺 的原理和特征及工艺的发展前景。 关键词SHARON工艺;ANAMMOX工艺;SHARON-ANAMMOX组合工艺;OLAND 工艺;CANON工艺; 随着现代工业的不断发展、化肥的普遍应用及大量生活污水的排放,废水中的氮污染日益严重。各种水体富营养污染事件频繁爆发,破坏了水体原有的生态平衡,严重污染了周围环境。我国作为水资源十分短缺的国家,严格控制脱氮污水的超标排放是十分必要的。对于氮素污染的治理,国内外常见的工程技术有空气吹脱法、选择性离子交换法、折点氯化法、磷酸铵镁沉淀法、生物脱氮法等。其中,生物脱氮法使用范围广,投资及运转成本低,操作简单,无二次污染,处理后的废水易达标排放,已成为脱氮常用处理方法。 1 传统生物脱氮工艺 传统生物脱氮一般包括硝化和反硝化两个阶段,分别由硝化菌和反硝化菌完成。硝化反应是由一类化能自养好样的硝化细菌完成,主要包括两个步骤:第1步称为亚硝化过程,由亚硝酸菌将氨态氮转化为亚硝酸盐;第2步称为硝化过程,由硝酸菌将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐。 反硝化作用是在厌氧或缺氧条件下反硝化菌把硝酸盐转化为氮气排除。该转化过程有许多中间产物,如HNO2、NO2和N2O。反硝化菌多数是兼性厌氧菌,在无分子态氮存在 的环境下,利用硝酸盐作为电子受体,有机物作为碳源和电子供体提供能量并被转化为CO2、H2O。 传统生物脱氮工艺在废水脱氮方面起到了一定的作用,但任存在以下问题[1]: (1)在低温冬季硝化菌群增殖速度慢且难以维持较高的生物浓度。造成系统总水力停留时间(HRT)长,有机负荷较低,增加了基建投资和运行费用。 (2)硝化过程是在有氧条件下完成的,需要大量的能耗; (3)反硝化过程需要一定的有机物,废水中的COD经过曝气有一大部分被去除,因此反硝化时往往要另外加入碳源; (4)系统为维持较高生物浓度及获得良好的脱氮效果,必须同时进行污泥回流和硝化液回流,增加了动力消耗及运行费用; (5)抗冲击能力弱,高浓度氨氮和亚硝酸盐进水会抑制硝化菌的生长;

污水厌氧处理与好氧处理特点比较

污水厌氧生化处理 厌氧生物处理与好氧生物处理特点比较(优缺点) 厌氧生物处理是在厌氧条件下,由多种微生物共同作用,利用厌氧微生物将污水或污泥中的有机物分解并生成甲烷和二氧化碳等最终产物的过程。在不充氧的条件下,厌氧细菌和兼性(好氧兼厌氧)细菌降解有机污染物,又称厌氧消化或发酵,分解的产物主要是沼气和少量污泥,适用于处理高浓度有机污水和好氧生物处理后的污泥。 1、厌氧生物处理的优点 ⑴容积负荷高,典型工业废水厌氧处理工艺的污泥负荷(F/M)为~(kgMLVSS?d),是好氧工艺污泥负荷~(kgMLVSS?d)的两倍多。在厌氧处理系统中,由于没有氧的转移过程,MLVSS可以达到好氧工艺的5~10倍之多。厌氧生物处理 /(m3?d),而好氧生物处理有机容积负荷只有~有机容积负荷为5~10kgBOD 5 (m3?d),两者相差可达10倍之多。 ⑵与好氧生物处理相比,厌氧生物处理的有机负荷是好氧工艺的5~10倍,而合成的生物量仅为好氧工艺的5%~20%,即剩余污泥产量要少得多。好氧生物处 产生的污泥量为250~600g,而厌氧生物处理系统每处理理系统每处理1kgCOD Cr 产生的污泥量只有20~180g。且浓缩性和脱水性较好,同时厌氧处理过1kgCOD Cr 程可以杀死污水和污泥中的一部分寄生虫卵,即剩余污泥的卫生学指标和化学指标都比好氧法稳定,因而厌氧污泥的处理和处置简单,可以减少污泥处置和处理的费用。 ⑶厌氧微生物对营养物质的需要量较少,仅为好氧工艺的5%~20%,因而处理氮磷缺乏的工业废水时所需投加的营养盐量就很少。而且厌氧微生物的活性比好氧微生物要好维持得多,可以保持数月甚至数年无严重衰退,在停运一段时间后能迅速启动,因此厌氧反应器可以间歇运行,适于处理季节性排放的污水。 因为曝气要耗电~1kWh,而厌氧生物处理 ⑷好氧微生物处理每去除1kgCOD Cr 就没有曝气带来的能耗,且处理含有表面活性剂的污水时不会产生泡沫等问题,不仅如此,每去除1kgCOD 的同时,产生折合能量超过12000kJ的甲烷气。 Cr ⑸好氧处理的曝气过程可以将污水中的挥发性有机物吹脱出来而产生大气污染,厌氧处理不存在这一问题,同时可以降解好氧工艺无法降解的物质,减少氯

生物脱氮新技术研究进展_周少奇

第1卷第6期2000年12月   环境污染治理技术与设备 T echniques and Equipment fo r Enviro nmental Pollutio n Co ntrol   V ol.1,N o.6 Dec.,2000生物脱氮新技术研究进展① 周少奇 周吉林 (华南理工大学环境科学与工程系,广州510640) 摘 要 本文对短程硝化反硝化、同时硝化反硝化及厌氧氨氧化等生物脱氮新技术的研究和开发 进展进行了简单的综述和讨论,并指出了这些新技术的特点和研究开发应用的前景。 关键词:生物脱氮 短程硝化反硝化 同时硝化反硝化 厌氧氨氧化 脱氮处理是废水处理中的重要环节之一。废水中氮的去除方法有物理法、化学法和生物法三种,而生物法脱氮又被公认为是一种经济、有效和最有发展前途的方法之一。目前,废水的脱氮处理大多采用生物法。废水生物脱氮技术经过几十年的发展,无论是在理论认识上还是在工程实践方面,都取得了很大的进步。 传统生物脱氮途径一般包括硝化和反硝化两个阶段,硝化和反硝化反应分别由硝化菌和反硝化菌作用完成,由于对环境条件的要求不同,这两个过程不能同时发生,而只能序列式进行,即硝化反应发生在好氧条件下,反硝化反应发生在缺氧或厌氧条件下。由此而发展起来的生物脱氮工艺大多将缺氧区与好氧区分开,形成分级硝化反硝化工艺,以便硝化与反硝化能够独立地进行。1932年,Wuhrmann利用内源反硝化建立了后置反硝化工艺(post-denitrification),Ludzack和Ettinger于1962年提出了前置反硝化工艺(pre-denitrificatio n),1973年Barnard结合前面两种工艺又提出了A/O工艺,以及后又出现了各种改进工艺如Bardenpho、Phoredox(A2/O)、UC T、JBH、AAA工艺等,这些都是典型的传统硝化反硝化工艺[1]。 然而,生物脱氮技术的新发展却突破了传统理论的认识。近年来的许多研究表明[2~12]:硝化反应不仅由自养菌完成,某些异养菌也可以进行硝化作用;反硝化不只在厌氧条件下进行,某些细菌也可在好氧条件下进行反硝化;而且,许多好氧反硝化菌同时也是异养硝化菌(如Thiosphaera pantotropha菌),并能把NH4+氧化成NO2-后直接进行反硝化反应。生物脱氮技术在概念和工艺上的新发展主要有:短程(或简捷)硝化反硝化(shortcut nitrification-denitrification)、同时硝化反硝化(simultaneous nitrification-denitrifi-cation-SND)和厌氧氨氧化(Anaerobic Ammonium Oxidation-ANAMMOX)。 ①广东省重点科技攻关项目、广东省自然科学基金项目(980598)、广州市重点科技攻关项目资助

废水厌氧生物处理与废水好氧生物处理的原理,特点及适用条件.

废水厌氧生物处理与废水好氧生物处理的原理,特点及适用条件 好氧生物处理 好氧生物处理是在有游离氧(分子氧)存在的条件下,好氧微生物降解有机物,使其稳定、无害化的处理方法。微生物利用废水中存在的有机污染物(以溶解状与胶体状的为主),作为营养源进行好氧代谢。 过程:有机物被微生物摄取后,通过代谢活动,约有三分之一被分解、稳定,并提供其生理活动所需的能量;约有三分之二被转化,合成为新的原生质(细胞质),即进行微生物自身生长繁殖。后者就是废水生物处理中的活性污泥或生物膜的增长部分,通常称其剩余活性污泥或生物膜,又称生物污泥。在废水生物处理过程中,生物污泥经固—液分离后,需进行进一步处理和处置。 优点:好氧生物处理的反应速度较快,所需的反应时间较短,故处理构筑物容积较小。且处理过程中散发的臭气较少。所以,目前对中、低浓度的有机废水,或者说BOD浓度小于500mg/L的有机废水,基本上采用好氧生物处理法。 在废水处理工程中,好氧生物处理法有活性污泥法和生物膜法两大类。 厌氧生物处理是在没有游离氧存在的条件下,兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。在厌氧生物处理过程中,复杂的有机化合物被降解、转化为简单的化合物,同时释放能量。在这个过程中,有机物的转化分为三部分进行:部分转化为CH4,这是一种可燃气体,可回收利用;还有部分被分解为 CO2、H20、NH3、H2S等无机物,并为细胞合成提供能量;少量有机物被转化、合成为新的原生质的组成部分。由于仅少量有机物用于合成,故相对于好氧生物处理法,其污泥增长率小得多。 废水厌氧生物处理 废水厌氧生物处理过程不需另加氧源,故运行费用低。此外,它还具有剩余污泥量少,可回收能量(CH4)等优点。其主要缺点是反应速度较慢,反应时间较长,处理构筑物容积大等。但通过对新型构筑物的研究开发,其容积可缩小。此外,为维持较高的反应速度,需维持较高的反应温度,就要消耗能源。 对于有机污泥和高浓度有机废水(一般BOD5≥2 000mg/L)可采用厌氧生物处理法。

污水处理厌氧部分

废水厌氧生物处理 生物处理原理 废水生物处理有“好氧生物”处理、“厌氧生物”处理或“好氧生物”加“厌氧生物”处理。“好氧生物处理”是指这类生物必须在有分子态氧气(O2)的存在下,才能进行正常的生理生化反应,主要包括大部分微生物、动物以及我们人类;“厌氧生物处理“是在无分子态氧存在的条件下,能进行正常的生理生化反应的生物,如厌氧细菌、酵母菌等。 一、厌氧生物处理原理 废水厌氧生物处理在早期又被称为厌氧消化、厌氧发酵;是指在厌氧条件下由多种(厌氧或兼性)微生物的共同作用下,使有机物分解并产生CH4和CO2的过程。 (一)厌氧生物处理中的基本生物过程——阶段性理论 1、两阶段理论: 20世纪30~60年代,被普遍接受的是“两阶段理论” 第一阶段:发酵阶段,又称产酸阶段或酸性发酵阶段;主要功能是水解和酸化,主要产物是脂肪酸、醇类、CO2和H2等;主要参与反应的微生物统称为发酵细菌或产酸细菌;这些微生物的特点是:1)生长速率快,2)对环境条件的适应性(温度、pH等)强。 第二阶段:产甲烷阶段,又称碱性发酵阶段;是指产甲烷菌利用前一阶段的产物,并将其转化为CH4和CO2;主要参与反应的微生物被统称为产甲烷菌(Methane producing bacteria);产甲烷细菌的主要特点是:1)生长速率慢,世代时间长;2)对环境条件(温度、pH、抑制物等)非常敏感,要求苛刻。

2、三阶段理论 对厌氧微生物学的深入研究后,发现将厌氧消化过程简单地划分为上述两个过程,不能真实反映厌氧反应过程的本质; 厌氧微生物学的研究表明,产甲烷菌是一类十分特别的古细菌(Archea),除了在分类学和其特殊的学报结构外,其最主要的特点是:产甲烷细菌只能利用一些简单有机物作为基质,其中主要是一些简单的一碳物质如甲酸、甲醇、甲基胺类以及H2/CO2等,两碳物质中只有乙酸,而不能利用其它含两碳或以上的脂肪酸和甲醇以外的醇类; 上世纪70年代,Bryant发现原来认为是一种被称为“奥氏产甲烷菌”的细菌,实际上是由两种细菌共同组成的,一种细菌首先把乙醇氧化为乙酸和H2(一

三种生物脱氮工艺研究现状

2016 年春季学期研究生课程考核 (读书报告、研究报告)考核科目:专业新技术 学生所在院 :市政环境工程学院 (系) 学生所在学科: 学生姓名:左左 学号: 学生类别:工学硕士 考核结果阅卷人 三种生物脱氮工艺研究现状 一、前沿

氮是造成水体富营养化的一种主要污染物质,尤其是当水体有机性污染物降低到一定标准之后。为了维护生态环境,保障人体健康,国家的污水排放标准逐步严格,对氮的去除也有了更高的要求。因此,研究具有高效脱氮功能的工艺越来越重要。 传统的生物脱氮理论[1]包括硝化和反硝化两个过程,分别由自养型硝化菌和异氧型反硝化菌完成。其生物脱氮原理为: 氨化反应是在氨化菌作用下,有机氮被分解转化为氨态氮,这一过程称为氨化过程,氨化过程很容易进行;硝化反应由好氧自养型微生物完成,在有氧状态下,亚硝化菌利用无机碳为碳源将NH4+氧化成NO2-,然后硝化菌再将NO2-氧化成NO3-的过程。反硝化反应是在缺氧状态下,反硝化菌将亚硝酸盐氮、硝酸盐氮还原成气态氮 (N2 )的过程。反硝化菌为异养型微生物,多属于兼性细菌,在缺氧状态时,利用硝酸盐中的氧作为电子受体,以有机物 (污水中的 BOD 成分)作为电子供体,提供能量并被氧化稳定。具体流程图如下: 传统生物脱氮途径 近十多年来,许多国家加强了对生物脱氮的研究,并在理论和技术上都取得了重大突破。其中主要包括短程硝化反硝化,厌氧氨氧化和同步硝化反硝化等,以及它们的组合工艺[2]。这些新的理论研究表明: ①硝化反应不仅由自养菌完成,某些异养菌也可以进行硝化作用; ②反硝化不只在厌氧条件下进行,某些细菌可在好氧或缺氧条件下完成反硝化; ③许多好氧反硝化菌同时也是异养硝化菌,并能把NH4+氧化成NO2-后,直接进行反硝化反应。 二、研究现状 1、短程硝化反硝化 短程硝化反硝化[3]是将氨氮氧化控制在亚硝化阶段,然后进行反硝化,省去了传统生物脱氮中将亚硝酸盐氧化成硝酸盐,再还原成亚硝酸盐两个环节。因此,该技术具有很多优点: 可节省约25%氧供应量,降低能耗; 可节省反硝化所需的碳源,在C/N 一定的情况下,提高TN的去

水处理生物脱氮除磷工艺

生物脱氮除磷工艺 第一节 概述 一、营养元素的危害 氮素物质对水体环境和人类都具有很大的危害,主要表现在以下几个方面: 氨氮会消耗水体中的溶解氧; 氨氮会与氯反应生成氯胺或氮气,增加氯的用量; 含氮化合物对人和其它生物有毒害作用:① 氨氮对鱼类有毒害作用;② NO 3- 和NO 2-可被转化为亚硝胺——一种“三致”物质;③ 水中NO 3-高,可导致婴儿患变性血色蛋白症——“Bluebaby ”; 加速水体的“富营养化”过程;所谓“富营养化”就是指水中的藻类大量繁殖而引起水质恶化,其主要因子是N 和P (尤其是P );解决的办法主要就是要严格控制污染源,降低排入水环境的废水中的N 、P 含量;对于城市废水来说,利用传统的活性污泥法进行处理,对N 的去除率一般只有40%左右,对磷的去除率一般只有20~30%。 二、脱氮的物化法 1、氨氮的吹脱法: -++?+OH NH O H NH 423 2 2每 3 采用斜发沸石作为除氨的离子交换体。 出水 折点加氯法脱氯工艺流程

1、铝盐除磷 4343AlPO PO Al →++ + 一般用Al 2(SO 4)3,聚氯化铝(PAC )和铝酸钠(NaAlO 2) 2、铁盐除磷:FePO 4 Fe(OH)3 一般用FeCl 2、FeSO 4 或 FeCl 3 Fe 2(SO 4)3 3、石灰混凝除磷 O H PO OH Ca HPO OH Ca 23452423))((345+→++--+ 向含磷的废水中投加石灰,由于形成OH -,污水的pH 值上升,磷与Ca 2+反应,生成羟磷灰石。 第二节 生物脱氮工艺与技术 一、活性污泥法脱氮传统工艺 1、Barth 提出的三级活性污泥法流程: 第一级曝气池的功能:① 碳化——去除BOD 5、COD ;② 氨化——使有机氮转化为氨氮; 第二级是硝化曝气池,投碱以维持pH 值; 第三级为反硝化反应器,可投加甲醇作为外加碳源或引入原废水。 该工艺流程的优点是氨化、硝化、反硝化分别在各自的反应器中进行,反应速率较快且较彻底;但七缺点是处理设备多,造价高,运行管理较为复杂。 2、两级活性污泥法脱氮工艺 与前一工艺相比,该工艺是将其中的前两级曝气池合并成一个曝气池,使废水在其中同时实现碳化、氨化和硝化反应,因此只是在形式上减少了一个曝气池,并无本质上的改变。 二、缺氧——好氧活性污泥法脱氮系统(A —O 工艺)

城市污水厌氧氨氧化生物脱氮研究进展

城市污水城市污水厌氧氨氧化厌氧氨氧化厌氧氨氧化生物脱氮研究进展生物脱氮研究进展 唐崇俭,郑 平 (浙江大学 环境工程系,浙江 杭州 310029) 摘 要:厌氧氨氧化菌可在厌氧条件下以亚硝酸盐为电子受体将氨氧化为氮气,是目前废水生物脱氮的研究热 点之一。小试的研究表明,该工艺的容积负荷可高达125kg N/(m 3 ·d)。城市污水处理厂污泥厌氧消化液以及城市 生活垃圾填埋场渗滤液都含有高氨氮浓度以及低有机物浓度,十分适合采用厌氧氨氧化工艺进行处理。目前,生 产性厌氧氨氧化工艺已在荷兰、丹麦和日本等国成功应用于这两类废水的脱氮处理,最大容积氮去除速率高达 9.5kg N/(m 3·d),显示了该工艺诱人的工程应用前景。本文分析了世界上第一个生产性厌氧氨氧化工艺处理城市 污水厂污泥厌氧消化液的运行情况,论述了厌氧氨氧化工艺在城市污水处理中面临的问题。结合课题组内的研究 结果,提出了一种新型的菌种流加式厌氧氨氧化工艺,并探讨了其在城市污水处理中的作用。 关键关键词词:厌氧氨氧化;城市污水;生物脱氮;工程应用 Application of Anammox Process in Municipal Wastewater Treatment Tang Chongjian, Zheng Ping (Department of Environmental Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310029, China ) Abstract : Under anoxic condition, anaerobic ammonium-oxidizing (Anammox) bacteria can oxidize ammonium to nitrogen gas using nitrite as electron acceptor. It becomes a topic issue on biological nitrogen removal from ammonium-rich wastewater due to some promising advantages such as low operational cost and super high volumetric loading rate. As reported, the nitrogen loading rate reached up to 125 kg N/(m 3·d). Characterized by high ammonium concentration and relatively low biodegradable organic content, the sludge digester liquor from the municipal wastewater treatment plant and the landfill leachate are demonstrated to be very suitable for application of Anammox process to realize high-rate nitrogen removal. The full-scale application of Anammox process has already been applied for nitrogen removal from sludge digester liquor and landfill leachate in The Netherlands, Japan and Denmark with the maximum nitrogen removal rate as high as 9.5 kg N/(m 3·d). Thus, the operation of the first full-scale Anammox reactor treating municipal sludge digester liquor was introduced, and the problems during the application of Anammox process in municipal wastewater treatment were discussed. An innovative Anammox process with sequential biocatalyst addition (SBA-Anammox process) was proposed to overcome the drawbacks and accelerate the application of Anammox process in municipal wastewater nitrogen removal.

废水厌氧生物处理原理

废水厌氧生物处理原理 一、厌氧消化过程中的主要微生物 主要介绍其中的发酵细菌(产酸细菌)、产氢产乙酸菌、产甲烷菌等。 1、产甲烷菌 产甲烷细菌的主要功能是将产氢产乙酸菌的产物——乙酸和H2/CO2转化为CH4和CO2,使厌氧消化过程得以顺利进行;主要可分为两大类:乙酸营养型和H2营养型产甲烷菌,或称为嗜乙酸产甲烷细菌和嗜氢产甲烷细菌;一般来说,在自然界中乙酸营养型产甲烷菌的种类较少,只有Methanosarcina(产甲烷八叠球菌)Methanothrix(产甲烷丝状菌),但这两种产甲烷细菌在厌氧反应器中居多,特别是后者,因为在厌氧反应器中乙酸是主要的产甲烷基质,一般来说有70%左右的甲烷是来自乙酸的氧化分解。 典型的产甲烷反应: 产甲烷菌有各种不同的形态,常见的有: ①产甲烷丝菌;等等。 产甲烷菌都是严格厌氧细菌,要求氧化还原电位在-150~-400mv,氧和氧化剂对其有很强的毒害作用;产甲烷菌的增殖速率很慢,繁殖世代时间长,可达4~6天,因此,一般情况下产甲烷反应是厌氧消化的限速步骤。 ②产甲烷球菌; ③产甲烷杆菌; ④产甲烷八叠球菌; 2、产氢产乙酸菌: 产氢产乙酸细菌的主要功能是将各种高级脂肪酸和醇类氧化分解为乙酸和H2;为产甲烷细菌提供合适的基质,在厌氧系统中常常与产甲烷细菌处于共生互营关系。 主要的产氢产乙酸反应有:

注意:上述反应只有在乙酸浓度很低、系统中氢分压也很低时才能顺利进行,因此产氢产乙酸反应的顺利进行,常常需要后续产甲烷反应能及时将其主要的两种产物乙酸和H2消耗掉。 主要的产氢产乙酸细菌多为:互营单胞菌属、互营杆菌属、梭菌属、暗杆菌属等;多数是严格厌氧菌或兼性厌氧菌。 3、发酵细菌(产酸细菌): 发酵产酸细菌的主要功能有两种: ①水解——在胞外酶的作用下,将不溶性有机物水解成可溶性有机物; ②酸化——将可溶性大分子有机物转化为脂肪酸、醇类等; 主要的发酵产酸细菌:梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、双岐杆菌属等;水解过程较缓慢,并受多种因素影响(pH、SRT、有机物种类等),有时会成为厌氧反应的限速步骤;产酸反应的速率较快;大多数是厌氧菌,也有大量是兼性厌氧菌;可以按功能来分:纤维素分解菌、半纤维素分解菌、淀粉分解菌、蛋白质分解菌、脂肪分解菌等。 二、厌氧生物处理的主要特征 1、厌氧生物处理过程的主要缺点: ①气味较大; ②对温度、pH等环境因素较敏感; ③对氨氮的去除效果不好; ④处理出水水质较差,需进一步利用好氧法进行处理; 2、厌氧生物处理过程的主要优点: ⑤反应过程较为复杂——厌氧消化是由多种不同性质、不同功能的微生物协同工作的一个连续的微生物过程; ⑥厌氧微生物有可能对好氧微生物不能降解的一些有机物进行降解或部分降解;

废水厌氧处理原理介绍

废水厌氧处理原理介绍 废水厌氧生物处理在早期又被称为厌氧消化、厌氧发酵;是指在厌氧条件下由多种(厌氧或兼性)微生物的共同作用下,使有机物分解并产生CH4 和CO2的过程。 一、厌氧生物处理中的基本生物过程 1、三阶段理论 厌氧微生物学的研究表明,产甲烷菌是一类十分特别的古细菌(Archea),除了在分类学和其特殊的学报结构外,其最主要的特点是:产甲烷细菌只能利用一些简单有机物作为基质,其中主要是一些简单的一碳物质如甲酸、甲醇、甲基胺类以及H2/CO2 等,两碳物质中只有乙酸,而不能利用其它含两碳或以上的脂肪酸和甲醇以外的醇类。 (1)水解、发酵阶段; (2)产氢产乙酸阶段:产氢产乙酸菌,将丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇等转化为乙酸、H2/CO2; (3) 产甲烷阶段:产甲烷菌利用乙酸和H2、CO2 产生CH4; 一般认为,在厌氧生物处理过程中约有70%的CH4 产自乙酸的分解,其余的则产自H2和CO2。 2、四阶段理论: 实际上,是在上述三阶段理论的基础上,增加了一类细菌——

同型产乙酸菌,其主要功能是可以将产氢产乙酸细菌产生的H2/CO2 合成为乙酸。但研究表明,实际上这一部分由H2/CO2 合成而来的乙酸的量较少,只占厌氧体系中总乙酸量的5%左右。 总体来说,“三阶段理论”、“四阶段理论”是目前公认的对厌氧生物处理过程较全面和较准确的描述。 二、厌氧消化过程中的主要微生物 主要介绍其中的发酵细菌(产酸细菌)、产氢产乙酸菌、产甲烷菌等。 1、发酵细菌(产酸细菌): 发酵产酸细菌的主要功能有两种:

①水解——在胞外酶的作用下,将不溶性有机物水解成可溶性有机物; ②酸化——将可溶性大分子有机物转化为脂肪酸、醇类等; 主要的发酵产酸细菌:梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、双岐杆菌属等;水解过程较缓慢,并受多种因素影响(pH、SRT、有机物种类等),有时会成为厌氧反应的限速步骤;产酸反应的速率较快;大多数是厌氧菌,也有大量是兼性厌氧菌;可以按功能来分:纤维素分解菌、半纤维素分解菌、淀粉分解菌、蛋白质分解菌、脂肪分解菌等。 2、产氢产乙酸菌: 产氢产乙酸细菌的主要功能是将各种高级脂肪酸和醇类氧化分解为乙酸和H2;为产甲烷细菌提供合适的基质,在厌氧系统中常常与产甲烷细菌处于共生互营关系。 主要的产氢产乙酸反应有: 注意:上述反应只有在乙酸浓度很低、系统中氢分压也很低

生物脱氮技术

污水中的氮一般以有机氮、氨氮、亚硝酸盐氰和硝酸盐氮四种形式存在。生活污水中 氮的主要存在形态是有机氮和氨氮。通常采用的二级生化处理技术对氮的去除率是比较低的,一般将有机氮化合转化为氨氮,却不能有效地去除氮。污水脱氮,从原理看,可以分为物理法、化学法和生物法三大类。由于生物脱氮一般能够满足有关方面对污水净化的要求,而且价格低廉,产生的二次污染物较易处理,因此生物脱氮方法是当前最活跃的研究与投资开发领域。 一、生物脱氮技术 生物脱氮技术主要是利用污水中某些细菌的生物氧化与还原作用实现的。生物脱氮工 艺从碳源的来源分,可分为外碳源工艺和内碳源工艺;从硝化和反硝化过程在工艺流程中的位置来分,可分为传统工艺和前置反硝化工艺;按照细菌的存在状态不同,可以分为活性污泥法和生物膜法生物脱氮工艺。前者的硝化菌、反硝化菌等微生物处于悬浮态,而后者的各种微生物却附着在生物膜上。 1.活性污泥法 活性污泥法是一种历史悠久、目前应用最广泛的生物脱氮技术,它有许多种形忒。 (1)活性污泥法传统流程这是一种传统的三级生物脱氮工艺,即有机物的氧化、硝化和 反硝化作用分别在不同的构筑物中完成,如下图所示: 由于有机物去除、氨氧化和硝酸盐还原依次进行,彼此之间相对独立,并分别设置污 泥沉淀及回流系统,系统运行的灵活性比较强,有机物降解菌、硝化菌和反硝化菌的生长环境均较佳,因而反应速度快,脱氮效果也比较好。但是,三级活性污泥法的流程长、构筑物多、附属设备多,因此基建费用高、管理难度大。此外,为了保持硝化所需的稳定pH值,往往两要向硝化池加碱,为了保证反硝化阶段有足够的电子受体,需要外加甲醇等碳源,为了除去尾水中剩余的有毒物质甲醇,又必须增设后曝气池,所以运行费用也很高。可以看出,这种工艺的确具有很大的局限性。 如果将有机物去除和硝化放在同一个反应器中进行,而将反硝化作用放在另一个反应 器中进行,则可以将三级生物脱氮系统简化为两级生物脱氮系统。如下图:

废水生物处理基本原理-厌氧生物处理原理

废水生物处理基本原理 ——废水厌氧生物处理原理 废水厌氧生物处理在早期又被称为厌氧消化、厌氧发酵;是指在厌氧条件下由多种(厌氧或兼性)微生物的共同作用下,使有机物分解并产生CH 4和CO 2的过程。 1.1.1 厌氧生物处理中的基本生物过程——阶段性理论 1、两阶段理论: 20世纪30~60年代,被普遍接受的是“两阶段理论” 第一阶段:发酵阶段,又称产酸阶段或酸性发酵阶段;主要功能是水解和酸化,主要产物是脂肪酸、醇类、CO 2和H 2等;主要参与反应的微生物统称为发酵细菌或产酸细菌;这些微生物的特点是:1)生长速率快,2)对环境条件的适应性(温度、pH 等)强。 图1厌氧反应的两阶段理论图示 内源呼 吸产物 碱性发酵阶段 酸性发酵阶 段 水解胞外酶 胞内酶产甲烷菌 胞内酶产酸菌 不溶性有机物 可溶性有机物 细菌细 胞 脂肪酸、醇 类、H 2、CO 2 其它产物 细菌细胞 CO 2、CH 4

第二阶段:产甲烷阶段,又称碱性发酵阶段;是指产甲烷菌利用前一阶段的产物,并将其转化为CH4和CO2;主要参与反应的微生物被统称为产甲烷菌(Methane producing bacteria);产甲烷细菌的主要特点是:1)生长速率慢,世代时间长;2)对环境条件(温度、pH、抑制物等)非常敏感,要求苛刻。 1.1.2 三阶段理论 对厌氧微生物学的深入研究后,发现将厌氧消化过程简单地划分为上述两个过程,不能真实反映厌氧反应过程的本质; 厌氧微生物学的研究表明,产甲烷菌是一类十分特别的古细菌(Archea),除了在分类学和其特殊的学报结构外,其最主要的特点是:产甲烷细菌只能利用一些简单有机物作为基质,其中主要是一些简单的一碳物质如甲酸、甲醇、甲基胺类以及H2/CO2等,两碳物质中只有乙酸,而不能利用其它含两碳或以上的脂肪酸和甲醇以外的醇类;

生物脱氮技术的发展及应用

生物脱氮技术的发展及应用 摘要介绍了脱氮技术的基本原理及脱氮的传统工艺,简述脱氮技术的发展过程及几种脱氮技术的优缺点,重点介绍生物脱氮新技术,展望了脱氮技术未来的发展。 关键词脱氮技术;生物脱氮;硝化与反硝化;脱氮技术发展 1引言 废水生物脱氮技术是90年代中期美国和南非等国的水处理专家们在对化学、催化和生物处理方法研究的基础上,提出的一种经济有效的处理技术。废水生物脱氮利用自然界氮素循环的原理,在水处理构筑物中营造出适宜于不同微生物种群生长的环境,通过人工措施,提高生物硝化反硝化速率,达到废水中氮素去除的目的。本文将重点介绍传统生物脱氮技术和目前新型的生物脱氮技术。 2生物脱氮的基本原理 废水生物脱氮一般由3种作用组成:氨化作用、硝化作用和反硝化作用。 2.1氨化作用 在未经处理的原废水中,含氮化合物主要以有机氮如蛋白质、尿素、胺类化合物、硝基化合物以及氨基酸等形式存在,此外还含有部分氨态氮如NH3和NH4--N。在细菌的作用下,有机氮化合物分解、转化为氨态氮。在活性污泥和生物膜系统内,氨化作用能较完全的发生。 2.2硝化作用 废水中的氨氮在硝化细菌的作用下,进一步氧化为硝态氮。此过程包括两个基本反应步骤:由亚硝酸菌参与的将氨氮转化成亚硝酸盐的反应;由硝酸菌参与的将亚硝酸盐转化为硝酸盐的反应。 亚硝酸菌和硝酸菌都是化能自养菌,它们利用CO2、CO32-和HCO3-等作为碳源,通过NH3、NH4+或NO2的氧化获得能量。硝化反应过程需要在好氧条件下进行,以氧作为电子受体。 2.3反硝化作用 反硝化作用是在反硝化细菌参与的条件下,将硝化过程产生的硝酸盐或亚硝酸盐还原成N2过程。反硝化菌是一类化能异养兼性缺氧型微生物,其反应需在严格厌氧条件下进行[1]。 3生物脱氮的影响因素

生物脱氮除磷的综述

目前我国废水生物脱氮除磷的研究进展 赵春霞 (苏州科技学院,环境工程1222,学号1230103233) 引言:随着城市发展以及工业化进程的加快,导致污水成为人们重点处理的有关于环境的热点问题。大量的生活污水、工业废水和农田地表水径流汇入湖水、河流、水库和海湾水域,使藻类等其他植物大量繁殖,从而形成了水体富营养。所以对于我国这样水资源本来就很紧缺的国家,严格控制氮、磷污水的超标排放是很有必要的。传统的脱氮除磷技术制约了工艺的高效性与稳定性,而且很多的流程中包含多重污泥和污泥回流,增加了系统的复杂性,使得基建和运行费用大大提高。因此,我们必须跟进生物脱氮除磷的研发,不断提高生物脱氮除磷的水平。 1 生物脱氮除磷技术的原理 1)脱氮原理。污水生物脱氮的基本原理就是在将有机氮转化为氨态氮的基础上,先利用好氧段经硝化作用,由硝 化细菌和亚硝化细菌的协同作用,将氨氮通过硝化作用 转化为亚硝态氮、硝态氮。在缺氧条件下通过反硝化作 用将硝氮转化为氮气,即将(经反亚硝化)和(经反硝 化)还原为氮气,溢出水面释放到大气,参与自然界氮 的循环。水中含氮物质大量减少,降低出水的潜在危险 性,达到从废水中脱氮的目的。然而,近些年的研究发

现:在好氧的条件下,同时发生了硝化和反硝化作用;在厌氧条件下,NH4+-N减少,这些现象都无法用传统的脱氮的原理来解释,表明除了传统的脱氮理论以外, 还存在其他的生物脱氮原理。[1] 在此处键入公式。 2)除磷原理。生物除磷主要是在厌氧和好氧的环境下交替进行,在厌氧的条件下释放磷,在有氧的条件下摄取磷,通过排除富磷污泥达到除磷的目的。再通过聚磷菌除磷 的时候,其关键是PHB,当污水中BOD和TP的含量大于 20的时候,生物除磷比较安全,产生的PHB也比较多。 还有人认为,在释放磷的时候,关键是VFA,想要提高 除磷能力,便必须提高VFA的浓度。[5] 图1为生物除磷 示意图 图1生物除磷示意图 [1] 2 生物脱氮除磷技术 2.1生物脱氮技术 污水生物脱氮技术是通过反应器和控制手段实现时间或空间上的好氧和缺氧环境,达到硝化和反硝化脱氮的目的。

污水生物脱氮技术原理

污水生物脱氮技术原理、影响因素和3大关键菌种 本篇主要讲解污水生物脱氮原理,包括污水脱氮方法简介、生物脱氮技术原理、污水生物脱氮影响因素、生物脱氮作用中的三类关键菌种。 01、污水脱氮方法简介 目前含氮污水脱氮,常用的方法有生物法、物理法、化学法、电化学法等四种方法,其中物理法大多采用加碱吹脱,化学法最常用的是折点加氯法,电化学法通过外加直流电,在阳极产生强氧化剂,在阴极产生强还原环境和碱性环境,相互作用脱氮。不过物理法和化学法、电化学法都不是咱们注册考试考察重点内容,《排水工程》考察重点脱氮方法为生物脱氮方法。 02、生物脱氮技术原理 说到生物脱氮,就离不开缺氧的概念,一定要注意缺氧和厌氧的区别,其中缺氧是没有分子氧但是有硝酸根、亚硝酸根,而厌氧则是既没有分子氧也没有氮的氧化物,要求要比缺氧更加严格。 水体中的总氮=硝酸盐氮+亚硝酸盐氮+有机氮+氨氮,其中有机氮+氨氮=凯氏氮,硝酸盐氮+亚硝酸盐氮=硝态氮,所以总氮=凯氏氮+硝态氮。这是一个知识常考点,需要大家弄清楚这几个氮的相互包含关系。 生物脱氮的原理,大致可以分为以下4步骤描述: 1.有机氮在氨化细菌的作用下,发生氨化作用生成氨氮,注意氨化作用在厌氧环境、好氧环境均能进行,且氨化作用能够产生碱度。 2.水中氨氮再亚硝酸菌的亚硝化作用下,生成亚硝酸根,亚硝化过程消耗碱度,且在好氧条件下进行。 3.亚硝酸菌在硝酸菌的作用下,发生硝化作用,继续生成硝酸根,这个过程也是在好氧条件下进行的,这个过程也消耗碱度,但是消耗量要比亚硝化过程少。 4.生成的硝酸根在缺氧条件下,由反硝化细菌发生反硝化作用,生成氮气排入大气,这个过程能够大大增加碱度,可以适当弥补前面阶段消耗的碱度。 对于最常规的生物脱氮,就是以上4步骤,但是目前研究最多的还有短程反硝化脱氮,也就是进行到第2步,生成亚硝酸根时,就在缺氧条件下由反硝化细菌把亚硝酸根转变为氮气排除进入大气中,省略了第3步骤,从而提高了脱氮

污水厌氧生物处理讲义全

厌氧生物处理 活性污泥法与生物膜法是在有氧条件下,由好氧微生物降解污水中的有机物,最终产物是水和二氧化碳,作为无害化和高效化的方法被推广应用。但当污水中有机物含量很高时,特别是对于有机物含量大大超过生活污水的工业废水,采用好氧法就显得能耗太多,很不经济了。因此,对于高浓度有机废水一般采用厌氧消化法。即在无氧的条件下,由兼性菌及专性厌氧细菌降解有机物,最终产物是二氧化碳和甲烷气体。厌氧生物处理具有高效低耗的特点,因此比好氧生物处理技术更具优越性。 第一节概述 一、厌氧生物处理中的厌氧微生物厌氧生物处理是以厌氧细菌为主而构成的微生物生态系统。厌氧细菌有两种,一种是只要有氧存在就不能生长繁殖的细菌,称为绝对厌氧菌;另一种是不论有氧存在与否都能增长的细菌,称为兼性厌氧细菌(也称兼性细菌) 。当流入废水的BOD浓度较高,细菌在好氧状 态下增长以后,由于缺氧会使各种厌氧细菌繁殖起来。一般污水散发出恶臭是由于厌氧细菌增长产生了硫化氢、胺等气体所造成的。厌氧生物处理中的厌氧微生物主要有产甲烷细菌和产酸发酵细菌,常见的甲烷菌有四类:既甲烷杆菌、甲烷球菌、甲烷八叠球菌、甲烷螺旋菌;产酸发酵细菌主要有气杆菌属、产碱杆菌属、芽孢杆菌属、梭状芽孢杆菌属、小球菌属、变形杆菌属、链球菌属等。 二、厌氧生物处理技术 厌氧生物处理技术于19 世纪末首先在英国得到应用,到1914 年美国已建立14 座厌氧消化池。 厌氧生物处理利用厌氧微生物的代谢过程,在无需提供氧气的情况下把有机物转化为无机物和少量的细胞物质,这些无机物主要包括大量的生物气和水。此生物气俗称沼气,沼气的主要成分是约2/3 的甲烷和1/3 的二氧化碳,是一种可回收的能源。 厌氧水处理是一种低成本的水处理技术,它又是把水的处理和能源的回收利用相结合的一种技术。 发展中国家面临严重的环境污染问题、能源短缺以及经济发展与环境治理所面临的资金不足等问题,这些国家需要有效、简单又费用低廉的技术;厌氧水处理技术可以作为能源生产和环境保护体系的一个核心部分,其产物可以被燃烧利用而产生经济价值。如处理过的洁净水可用于鱼塘养鱼和农田灌溉;产生的沼气可作为能源;剩余污泥可以作为肥料用于土壤改良。 1、厌氧处理具有下列优点: ( 1)、处理成本低。在废水处理成本上比好氧处理要便宜得多,特别是对中等以上浓度 (COD>1500mg/L的废水更是如此。厌氧法成本的降低主要由于动力的大量节省、营养物添 加费用和污泥脱水费用的减少,即使不计沼气作为能源所带来的收益,厌氧法也仅约为好氧法成本的 1/3 ;如所产沼气能被利用,则费用更会大大降低,甚至带来相当的利润。 (2)、低能耗。厌氧处理不但能源需求很少而且还能产生大量的能源。厌氧法处理污水 可回收沼气。回收的沼气可用于锅炉燃料或家用燃气。当处理水COD在4000~5000mg/L之间,回收沼气的经济效益较好。 (3)、应用范围广。厌氧生物处理技术比好氧生物处理技术对有机物浓度适应性广。好氧生物处理只能处理中、低浓度有机污水,而厌氧生物处理则对高、中、低浓度有机污水均能处理。 ( 4)、污泥负荷高。厌氧反应器容积负荷比好氧法要高得多,单位反应器容积的有机物去除量也因此要高得多,特别是使用新一代的高速厌氧反应器更是如此。因此其反应器负荷高、体积小、占地少。厌氧法可直接处理高浓度有机废水和剩余污泥。 (5) 剩余污泥量少好氧法处理污水,因为微生物繁殖速度快,剩余污泥生成率很高。而厌氧法处理污水, 由于厌氧世代时间很长、微生物增殖缓慢,因而处理同样数量的废水仅产生相当于好氧法 1/10~1/6 的剩余污泥;剩余污泥脱水性能好,脱水时可不使用或少使用絮凝剂,因此剩余污泥

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