城市污水厌氧氨氧化生物脱氮研究进展

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厌氧氨氧化污水处理工艺及其实际应用研究进展

厌氧氨氧化污水处理工艺及其实际应用研究进展

厌氧氨氧化污水处理工艺及其实际应用研究进展厌氧氨氧化是一种利用厌氧条件下的微生物将氨氮氧化为亚硝酸盐的过程,广泛应用于污水处理领域。

本文将介绍厌氧氨氧化的工艺原理及其在实际应用中的研究进展。

厌氧氨氧化工艺原理主要包括两个步骤:厌氧氨氧化和亚硝化反硝化。

厌氧氨氧化由氨氧化菌完成,将有机氮底物氨氮氧化为亚硝酸盐;亚硝化由异养菌完成,将亚硝酸盐氧化为硝酸盐。

两个步骤共同作用,实现了氨氮的脱除。

厌氧氨氧化工艺具有以下特点:一是不需氧气供应,能够降低能耗,节约运行费用;二是能够有效去除氨氮,对高氨氮含量的废水具有较好的处理效果;三是产生的亚硝酸盐可以被亚硝化硝化反应进一步转化为氮气,实现氮的深度去除,减少对环境的影响。

厌氧氨氧化工艺已在实际应用中得到广泛推广。

研究表明,不同的废水处理厂在采用厌氧氨氧化工艺后,氨氮去除率普遍提高,同时COD(化学需氧量)和总氮的去除效果也相对较好。

对于一些高浓度氨氮废水,厌氧氨氧化工艺能够有效处理,达到排放标准要求。

还有研究使用厌氧氨氧化工艺处理含有高浓度氨氮的生活污水,结果显示该工艺对于氨氮的去除效果明显。

厌氧氨氧化工艺是一种可行的处理技术。

厌氧氨氧化工艺在实际应用中还存在一些问题和挑战。

厌氧氨氧化对工艺条件较为敏感,需要精确控制反应条件才能获得最佳的处理效果。

厌氧氨氧化工艺的菌种选择和携氧体系的建立也需要进一步研究。

厌氧氨氧化在处理高浓度废水时容易出现菌群的抑制和毒性物质的积累等问题。

对于实际应用中的厌氧氨氧化工艺,还需要进一步完善和优化。

厌氧氨氧化是一种有潜力的废水处理工艺,能够有效去除氨氮。

目前研究集中在优化工艺条件、菌群选择和抑制毒性物质等方面,以提高厌氧氨氧化工艺的稳定性和处理效果。

未来,针对实际应用中的问题,需要继续进行深入研究,进一步推广和应用厌氧氨氧化工艺。

《2024年城市污水处理新型生物脱氮除磷技术研究进展》范文

《2024年城市污水处理新型生物脱氮除磷技术研究进展》范文

《城市污水处理新型生物脱氮除磷技术研究进展》篇一一、引言随着城市化进程的加快,城市污水处理成为环境保护领域亟待解决的问题。

传统的污水处理方法虽然能够满足基本需求,但面对日益增长的城市人口和日益复杂的污水成分,传统的处理技术已经难以满足当前的环保要求。

因此,新型生物脱氮除磷技术的研究与进步对于改善水质、保护生态环境具有十分重要的意义。

本文旨在梳理近年来城市污水处理中新型生物脱氮除磷技术的研究进展。

二、生物脱氮技术研究(一)发展概况生物脱氮技术主要通过微生物的作用,将污水中的氮素转化为无害的氮气排放到大气中。

近年来,研究者们通过优化反应器设计、改进微生物菌群以及调控环境因素等手段,推动了生物脱氮技术的进步。

(二)技术分类目前,生物脱氮技术主要包括厌氧-好氧(A/O)工艺、同步硝化反硝化(SND)技术、短程硝化反硝化等。

这些技术通过不同的反应过程和微生物活动,实现了高效脱氮的效果。

(三)研究进展随着研究的深入,新型生物脱氮技术如微氧脱氮技术、基于膜生物反应器的脱氮技术等逐渐崭露头角。

这些技术不仅提高了脱氮效率,还降低了能耗和运行成本。

三、生物除磷技术研究(一)发展概况生物除磷技术主要通过微生物的代谢活动,将污水中的磷素去除或转化为易于回收的形态。

近年来,随着对微生物除磷机制的了解加深,除磷技术的效率也得到了显著提高。

(二)技术分类常见的生物除磷技术包括聚磷菌(PAOs)除磷工艺、厌氧-好氧(A/O)结合除磷等。

这些技术通过调控微生物的生长环境和代谢过程,实现了对污水中磷的高效去除。

(三)研究进展新型的生物除磷技术如基于微藻的除磷技术、电化学辅助生物除磷技术等逐渐成为研究热点。

这些技术不仅提高了除磷效率,还为后续的磷资源回收提供了可能。

四、新型生物脱氮除磷技术的优势与挑战(一)优势新型生物脱氮除磷技术相比传统技术,具有更高的处理效率、更低的能耗和运行成本。

同时,这些技术还能够实现对氮、磷等营养元素的回收利用,具有良好的经济和环境效益。

厌氧氨氧化生物脱氮研究进展

厌氧氨氧化生物脱氮研究进展

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厌氧氨氧化在城市污水脱氮处理中的研究与应用进展

厌氧氨氧化在城市污水脱氮处理中的研究与应用进展

厌氧氨氧化在城市污水脱氮处理中的研究与应用进展厌氧氨氧化在城市污水脱氮处理中的研究与应用进展引言随着城市人口的快速增长和经济的飞速发展,城市污水处理成为解决环境问题的重要课题之一。

其中,脱氮处理是污水处理中的关键环节之一,对保护水环境质量至关重要。

传统的城市污水脱氮方法主要包括硝化/反硝化和菌群处理等。

然而,近年来,厌氧氨氧化技术逐渐受到关注,并在城市污水脱氮处理中得到了广泛应用。

本文将综述厌氧氨氧化在城市污水脱氮处理中的研究与应用进展。

一、厌氧氨氧化的基本原理厌氧氨氧化是一种新兴的脱氮技术,通过厌氧氨化和硝化反应来将氨氮转化为氮气,从而实现城市污水脱氮。

厌氧氨氧化反应在缺氧条件下进行,其主要原理如下:厌氧氨化过程中,氨氮通过氨化细菌作用被氧化成亚硝酸盐;而硝化反应中,亚硝酸盐通过硝化细菌作用被氧化成硝酸盐。

经过上述两个反应步骤,最终将氨氮转化为氮气,实现脱氮的目的。

二、厌氧氨氧化与传统脱氮技术的比较1. 能耗与投资成本厌氧氨氧化技术相比于传统的硝化/反硝化技术能够显著降低能耗和投资成本。

厌氧氨氧化过程中,由于无需供氧,能耗较低并且不需要大量投资于建设硝化池和反硝化池。

相比之下,传统的硝化/反硝化技术需要大量的能量来维持供氧和水力搅拌设备,造成较高的能耗和投资成本。

2. 系统稳定性厌氧氨氧化技术具有良好的系统稳定性。

由于厌氧氨氧化过程不需要供氧,减少了供氧设备操作和氧浓度调节对系统的影响。

因此,厌氧氨氧化技术对水力冲击、温度变化等较为鲁棒,有利于提高系统的稳定性。

3. 体积占地厌氧氨氧化技术相比于传统的硝化/反硝化技术体积占地更小。

由于不需要硝化池和反硝化池,厌氧氨氧化技术能够通过提高氨氮浓度的控制来减少处理设备的体积,节省了系统所需的占地面积。

三、厌氧氨氧化的应用进展厌氧氨氧化技术已经在城市污水脱氮处理中取得了一系列的研究和应用进展。

1. 系统的优化与改进针对厌氧氨氧化技术的系统进行优化和改进是提高脱氮效率和稳定性的关键。

《2024年城市污水处理新型生物脱氮除磷技术研究进展》范文

《2024年城市污水处理新型生物脱氮除磷技术研究进展》范文

《城市污水处理新型生物脱氮除磷技术研究进展》篇一一、引言随着城市化进程的加速,城市污水处理问题日益突出。

在众多的污水处理技术中,生物脱氮除磷技术因其高效、经济、环保等优点而备受关注。

本文旨在探讨城市污水处理中新型生物脱氮除磷技术的研究进展,分析其技术特点、应用现状及未来发展趋势。

二、生物脱氮除磷技术概述生物脱氮除磷技术是一种利用微生物的新陈代谢活动,通过生物膜法或活性污泥法等工艺,将污水中的氮、磷等营养物质去除的技术。

该技术具有处理效率高、运行成本低、污泥产量少等优点,是当前城市污水处理领域的研究热点。

三、新型生物脱氮技术研究进展(一)A2/O工艺及其改进型技术A2/O(厌氧-缺氧-好氧)工艺是一种典型的生物脱氮技术。

近年来,研究者们针对A2/O工艺的不足,开发了多种改进型技术,如MBBR(移动床生物膜反应器)、SBR(序批式活性污泥法)等。

这些技术通过优化反应器结构、调整运行参数等手段,提高了脱氮效率,降低了能耗。

(二)新型厌氧氨氧化技术厌氧氨氧化技术是一种利用厌氧氨氧化菌将氨氮转化为氮气的生物脱氮技术。

近年来,研究者们通过优化反应条件、提高菌种活性等手段,推动了厌氧氨氧化技术的发展。

该技术具有脱氮效率高、能耗低等优点,是未来生物脱氮技术的重要发展方向。

四、新型生物除磷技术研究进展(一)PAOs(聚磷菌)强化除磷技术PAOs强化除磷技术是一种利用聚磷菌在厌氧-好氧条件下实现高效除磷的技术。

近年来,研究者们通过优化反应条件、提高聚磷菌活性等手段,提高了PAOs强化除磷技术的除磷效率。

该技术具有除磷效果好、污泥产量少等优点。

(二)化学与生物联合除磷技术化学与生物联合除磷技术是一种结合化学沉淀与生物吸附的除磷技术。

该技术通过投加化学药剂与生物反应相结合的方式,实现高效除磷。

近年来,研究者们针对不同水质条件,优化了药剂种类和投加量,提高了除磷效果。

五、新型生物脱氮除磷技术应用及发展趋势(一)应用现状新型生物脱氮除磷技术在城市污水处理中已得到广泛应用。

厌氧氨氧化技术处理氨氮废水研究

厌氧氨氧化技术处理氨氮废水研究

厌氧氨氧化技术处理氨氮废水研究摘要:在氨氮工业废水的处理过程中通常都会采用厌氧氨氮氧化技术进行处理。

厌氧氨氮氧化技术是一种新型的生物脱氮技术,在对工业氨氮废水的处理过程中有非常好的效果。

在处理过程中不需要添加任何其他的有机物质和碳源,而且反应过程中产生的污泥量非常小,所以厌氧氨氮氧化技术具有有非常实用的工艺价值。

近年来,这种工艺技术的应用已经也来越广泛。

本文对于这种处理技术的当前发展现状进行了介绍,并结合工作经验对于处理过程中的一些处理的原理及可行性进行了分析,希望能对工业氨氮废水的处理有所帮助。

关键词:工业废水;高浓度氨氮废水;废水处理;可行性分析根据《2020 年环境统计年报》,全国废水中氨氮排放量为 238.5 万吨,其中工业废水氨氮排放量 23.2 万吨,占氨氮排放总量的 9.7%。

与生活污水相比,冶金、化肥、皮革、养殖等工业企业排放的废水中的氨氮浓度往往很高,无法直接采用生化处理达到排放要求,需要在接入市政污水管道前或者是生化处理前进行预处理,降低废水中的氨氮浓度。

随着当前环境污染问题的加剧,对于高氨氮废水的处理问题已经成为社会关注的焦点。

如何有效的减少废水的氨氮含量,这也是我国环境保护所面临的一个挑战,目前在废水的氨氮处理过程中根据处理方式可分为物理化学法和生物法两大类。

其中,生物法包括 A2O 工艺、AO 工艺、前置反硝化生物脱氮和氧化沟工艺等。

应用生物法可处理去除低浓度的氨氮废水,但是对于高氨氮废水,由于在反应过程中需要的能量较高造成能耗严重,而且处理效率低,产生的污泥量大。

厌氧氨氮氧化技术的出现对于这些问题的解决提供了一种良好的途径。

该技术在上个世纪90年代开始在工业废水的处理中应用,主要是针对高浓度的工业废水进行处理应用。

本文对于废水中常见的氨氮、有机物等物质对氨氮厌氧菌的影响进行了分析,并推应用氨氮氧化技术在废水处理中应用的可行性进行了探讨。

1、厌氧氨氮氧化技术原理厌氧氨氮氧化技术(anaerobicammoniumoxidation,Anammox)是一种新兴的工业废水处理技术。

污水生物脱氮过程N2O排放数学模型研究进展

污水生物脱氮过程N2O排放数学模型研究进展污水生物脱氮过程N2O排放数学模型研究进展1. 引言污水处理厂是为了减少排放到环境中的氮、磷等污染物负荷而建造的重要设施。

然而,在污水处理的过程中,尽管通过生物脱氮技术可以有效地去除污水中的氮,但会产生大量的氧化亚氮(N2O),它是一种强大的温室气体和臭氧破坏剂。

因此,探索污水生物脱氮过程中N2O排放的规律及其数学模型的研究成为解决这一问题的重要途径。

2. N2O的生成机理N2O是由氨氧化细菌(AOB)和反硝化细菌通过氧化亚氮还原酶(N2OR)催化作用产生的。

其中,AOB在氨氧化的过程中生成亚硝酸(NO2-),而反硝化细菌则通过还原亚硝酸至氮气(N2),在此过程中产生N2O。

3. N2O排放的影响因素(1)C/N比:C/N比是污水中有机碳与氮的比值。

适宜的C/N比能够保持污水处理系统中厌氧和好氧条件的平衡,从而减少N2O的产生。

(2)温度:温度对反硝化细菌活性的影响很大。

较高的温度能够促进反硝化细菌的生长和代谢活动,增加N2O产生的可能性。

(3)氧气浓度:过高或过低的氧气浓度都会抑制反硝化细菌的活性,从而减少N2O的生成。

(4)pH值:适宜的pH值有助于细菌生长和代谢,从而影响N2O的排放。

4. N2O排放数学模型的建立为了准确预测和控制污水生物脱氮过程中N2O的排放,研究人员建立了各种数学模型。

其中比较常用的是基于物质平衡和能量平衡的动态模型。

(1)物质平衡模型:该模型基于活性污泥系统中N2O的产生与消耗之间的平衡关系建立,通过考虑各种微生物的生长、代谢和迁移等因素,对N2O的生成、转化和排放进行定量预测。

(2)能量平衡模型:该模型考虑底物的降解和产生能量的同时,进一步考虑氨氧化和反硝化过程中产生的N2O,通过能量的平衡关系对N2O的排放进行建模。

5. 模型验证与应用研究者通过实际污水处理厂的监测数据对建立的数学模型进行验证,在与实际数据进行对比的过程中发现模型具有较好的准确性和预测能力。

厌氧氨氧化污水处理工艺及其实际应用研究进展 朱铁钢

厌氧氨氧化污水处理工艺及其实际应用研究进展朱铁钢摘要:在厌氧或者缺氧条件下才能发生厌氧氨氧化反应,在现代化进程的不断推进的同时,随之而来的污染问题也不容忽视,工业污水和生活污水日益增多,情况不容乐观。

这些水体中含有大量的有毒有害物质,其中一种就是氮、磷元素,水体中的这种物质一旦超标,就会导致水体富营养化,从而引起水中生态系统的分布失衡,进而破坏整个水生生态系统。

人们发现运用厌氧氨氧化污水处理工艺可以有效去除水体中的氮磷元素,从而改善水体富营养化的状况。

本文中作者将着重讲述厌氧氨氧化污水处理工艺的优势、其实际应用以及其研究进展。

关键词:厌氧氨氧化;处理工艺;研究进展厌氧氨氧化污水处理工艺主要是根据微生物学原理,将水体中的氮元素转化为氨气,从而实现氮的去除。

厌氧氨氧化污水处理工艺的优点在于它耗氧量较少,且不会产生二次污染,同时效率较高,所以,面对现今这种污染日益严重的的局面,创建出新的、高效的去污工艺已经势在必行,厌氧氨氧化污水处理工艺的优势不言而喻,它的实际应用和研究进展值得我们期待。

1.简述厌氧氨氧化的反应机理很长时间以来,人类普遍认为的氨只能在氧气充足的环境下发生氧化反应。

直到1977年科学家站在热力学的角度,预测了厌氧氨氧化反应也是能够发生的。

而1995年的一个实验更加证实了这一事实。

科学家在反硝化脱氮流化床反应容器中惊奇的发现氨在厌氧环境中的反应,这更加有力的证实了之前的预言。

通过研究,科学家发现了它的反应机理:它是以氨氮为电子供体,亚硝酸氮为电子受体而发生的生物自养脱氮反应。

厌氧氨氧化反应需要革兰氏阴性光损性球状菌的参与,革兰氏阴性光损性球状菌是一种厌氧菌。

2.厌氧氨氧化污水处理工艺2.1亚硝化厌氧氨氧化污水处理工艺亚硝化厌氧氨氧化工艺无疑是当今污水处理中最常见的厌氧氨氧化污水处理工艺,污水的处理主要分为两个部分,而且这两个部分应该在不同的场所中发生反应。

第一部分是亚硝化反应部分,该步骤能够将污水当中一半左右的氮元素和氨元素转化成氨气,从而去除水体中一部分的氨、氮污染物。

短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺研究进展

短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺研究进展短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺研究进展近年来,随着环境保护意识的提高和水污染问题的日趋严重,废水处理技术也在不断地发展和创新。

其中,短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺成为研究的热点之一。

本文将对短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺的研究进展进行探讨。

短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺是一种将反硝化与厌氧氨氧化过程结合起来,通过控制氮素代谢过程中的微生物群落来实现高效去除污水中的氮化物。

该工艺能够将废水中的氨氮直接转化为氮气排放,从而有效地解决氮污染问题。

短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺相比传统的硝化-反硝化工艺具有能耗低、操作简便、处理效率高等优点。

因此,越来越多的研究者开始对该工艺进行深入研究。

短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺的核心是微生物群落的调控。

通过优化微生物群落的构成和比例,可以实现废水的高效去氮。

研究者们发现,在艳菌门、硝化细菌门和厌氧氨氧化细菌门等微生物群落中的种类和数量的变化会直接影响工艺的去氮效果。

因此,通过筛选和培养适宜的微生物群落,可以进一步优化短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺。

另外,研究者们还通过改变不同水质条件下的操作参数,来探索最佳的反应条件。

例如,影响微生物群落组成的温度、pH值、厌氧/好氧时间比等。

经过多次实践和优化,研究者们逐步确定了最佳的操作参数范围,以实现高效去氮。

此外,新型材料的应用也成为短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺研究的一个重要方向。

例如,纳米材料的引入可以增加微生物固定的表面积,从而提高去氮效率。

此外,微生物固定化技术的应用也可以增强微生物活性,降低不良环境对微生物活性的影响。

最后值得一提的是,工艺的运行与控制也非常关键。

合理控制厌氧、好氧周期,坚持稳定操作,能够有效改善工艺的运行效果。

定期测量关键参数如溶解氧、氨氮、硝氮等浓度,及时调整操作以保持良好的去氮效果。

总而言之,短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺因其高效、低能耗的特点在废水处理领域得到了广泛的研究和应用。

厌氧氨氧化生物脱氮工艺研究进展

厌氧氨氧化生物脱氮工艺研究进展
厌氧氨氧化生物脱氮技术是一种新兴的能够高效处理氨氮废水的生物脱氮技术。

该技
术不需要外加能量,具有操作简单、脱氮效率高、适用范围广等优点。

本文将对厌氧氨氧
化生物脱氮技术的研究进展进行概述。

一、厌氧氨氧化生物脱氮技术的原理
厌氧氨氧化生物脱氮技术是通过利用厌氧氨氧化反应和硝化反应来降低废水中的氨氮
浓度。

厌氧氨氧化反应是指利用一些厌氧生物将氨氮转化为亚硝酸盐,然后硝化反应将亚
硝酸盐进一步氧化为硝酸盐,从而达到降低氨氮浓度的目的。

1、不需要外加能量:与传统的物化处理技术不同,厌氧氨氧化生物脱氮技术不需要
外加能量,可以大大节省处理成本。

2、脱氮效率高:厌氧氨氧化生物脱氮技术具有脱氮效率高的特点,能够有效降低废
水中的氨氮浓度。

3、适用范围广:厌氧氨氧化生物脱氮技术适用于处理各种含氨废水,包括市政污水、农业养殖废水、工业废水等。

许多学者对厌氧氨氧化生物脱氮技术反应规律进行了研究,发现反应过程中各种微生
物群落的相互作用和生长变化对厌氧氨氧化反应和硝化反应的互动有着至关重要的影响。

对于厌氧氨氧化生物脱氮技术的控制策略研究,学者们主要从滤池的操作方式、进水
条件、氧气流量等方面进行探索。

通过对控制策略的研究,可以实现厌氧氨氧化生物脱氮
技术的稳定运行和高效脱氮。

厌氧氨氧化生物脱氮技术在实践中的应用越来越广泛。

许多学者通过对厌氧氨氧化生
物脱氮技术在处理实际废水中的效果进行研究,发现该技术可以达到较高的脱氮效率,对
于处理含氨废水具有很好的应用前景。

四、总结。

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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 TreatmentTang Chongjian, Zheng Ping(Department of Environmental Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310029, China )Abstract : Under anoxic condition, anaerobic ammonium-oxidizing (Anammox) bacteria canoxidize ammonium to nitrogen gas using nitrite as electron acceptor. It becomes a topic issue onbiological nitrogen removal from ammonium-rich wastewater due to some promising advantages such aslow operational cost and super high volumetric loading rate. As reported, the nitrogen loading ratereached up to 125 kg N/(m 3·d). Characterized by high ammonium concentration and relatively lowbiodegradable organic content, the sludge digester liquor from the municipal wastewater treatment plantand the landfill leachate are demonstrated to be very suitable for application of Anammox process torealize high-rate nitrogen removal. The full-scale application of Anammox process has already beenapplied for nitrogen removal from sludge digester liquor and landfill leachate in The Netherlands, Japanand Denmark with the maximum nitrogen removal rate as high as 9.5 kg N/(m 3·d). Thus, the operationof the first full-scale Anammox reactor treating municipal sludge digester liquor was introduced, and theproblems during the application of Anammox process in municipal wastewater treatment were discussed.An innovative Anammox process with sequential biocatalyst addition (SBA-Anammox process) wasproposed to overcome the drawbacks and accelerate the application of Anammox process in municipalwastewater 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125.0kg 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] UASB1.1 11.7 [12] ABF0.2 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]。

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