【干货】厌氧氨氧化技术(四)

作者: laokou 分类: 水处理 发布时间: 2017-11-01 09:41

这几篇就把厌氧氨氧化技术好好写一写吧


生物膜形式的厌氧氨氧化技术

在厌氧氨氧化领域,传统的生物膜技术也一展身手得到了各种不同形式的应用。早期发现生物膜反应器中有Anammox菌是在生物转盘(RBC)。90年代中后期不断有报道在德国Mechernich、瑞士Kolliken、英国Pitsea等地处理垃圾渗滤液的生物转盘中有高氨氮消失的现象,后来在其中发现了Anammox菌。生物转盘的概念紧接着在比利时根特大学用来研究OLAND工艺(oxygen limited autotrophic nitrificationdenification,限制自养硝化反硝化工艺)。这种工艺运行费用较低,但操作控制复杂。在一些分散性的地区有一些OLAND应用。

目前,生物膜形式的厌氧氨氧化工程应用主要有DeAmmon、ANITA™ Mox、Terra-N三种形式。

(a)DeAmmon

DeAmmon是早期生物膜厌氧氨氧化工程应用的代表,于2001年由普拉克公司开发并在德国Hattingen污水处理厂首先得到应用,设计氮负荷是120kg/d,实际运行氮负荷180kg/d,去除率80%。

DeAmmon工艺由一个沉淀池、三个MBBR反应池、一个脱气池组成,反应池之间设有筛网。MBBR的填充率为40~50%,配以曝气和搅拌设备。对于浓度非常高的进水,会设有从第三级反应池到第一级反应池的内回流,以限制第一级反应池的氨氮浓度。

DeAmmon的曝气系统采用不锈钢中孔或粗孔曝气器,系统内每个分区都设置间歇曝气,以满足部分亚硝化和厌氧氨氧化不同的溶解氧需求。曝气段和非曝气段的时间分别设置为20~50mins和10~20mins,时间的调整主要是为了抑制NOB的生长。曝气段的DO浓度控制在3mg/L左右。在非曝气段,要采用机械混合措施保证混合效果。反应器的pH通常在7.3~7.7范围内,并不加以控制。同时,设置在线监控系统以实时调整操控条件,在线电导率是一种较好的控制措施,比如控制曝气时间的长短。工艺的能量消耗率是去除每公斤氮约消耗2.3kWh。DeAmmon工艺在温度控制在25~30℃时,无机氮去除率可达70%~85%。当温度低于20℃时,厌氧氨氧化菌的活性就会大大降低。

第二个DeAmmon项目于2007年在瑞典Himmerfjarden污水处理厂建成,该厂的设计氮负荷是600kg/d。大连夏家河是该工艺的第三个项目,设计氮负荷是2200kg/d。

ANITA™ Mox

ANITA™ Mox是Veolia、AnoxKaldnes联合开发的厌氧氨氧化工艺,瑞典马尔默的Sjolunda污水处理厂于2011年率先采用了该技术。该工艺采用的填料比表面积较大。如BiofilmChip的比表面积可达1200m2/m3,在温度为27℃~30℃,pH为6.7~7.5,填充率为40%时,整个系统的氨氮和总无机氮的去除率分别可达90%和80%。

ANITA™ Mox工艺的原理主要是通过填料上附着不同的微生物来实现,MBBR形式的填料上Anammox菌在最里层,AOB在外层,AOB将氨氮氧化为亚硝酸盐氮供Anammox菌利用,如下图所示。

ANITA™ Mox需要持续曝气,DO浓度保持在0.5~1.5mg/L,专利的曝气技术是基于进出水氨氮的比值及硝酸盐氮的产生量,通过这种曝气方式可以有效地抑制NOB,该工艺不需要特别控制pH,pH通常保持在6.7~7.5。由于曝气的持续进行,该系统不需要单设机械搅拌装置,因此会节省相应的能量。该系统的能耗大约为1.6~1.9 KWh/Kg-N。ANITA™ Mox进一步的发展是采用IFAS形式,填料中主要是Anammox菌,AOB主要以悬浮形式存在,这种方式的工艺性能比单纯的生物膜工艺大幅度提高,但需要辅以沉淀池,出水沉淀后的污泥中可以截留90%的AOB。

瑞典马尔默Sjolunda污水处理厂ANITA™ Mox的应用使其成为该工艺的Anammox菌源,美国South Durham污水处理厂ANITA™ Mox的应用使其成为北美地区该工艺发展的Anammox菌源。

Terra-N

Terra-N工艺是德国Clariant/SÜD-Chemie公司开发的IFAS形式的厌氧氨氧化工艺。填料采用的是膨润土,膨润土含有大量直径在25~45um的孔隙,表面积为60m2/g,膨润土一方面帮助附着Anammox菌,另一方面提高污泥沉淀效果。并且膨润土还可为缓冲能力较弱的废水补充碱度。

 Terra-N工艺同样可以设计为单级(SBR)或者两级工艺,在单级SBR工艺中,要根据进水中氨的浓度和反应器处理效果设置间歇曝气的时长。另外,在单级SBR系统的非曝气段和两级系统的厌氧氨氧化段需要单设机械搅拌系统。在两级反应器中,膨润土的投加浓度为10~12g/L,这样会导致TSS的浓度达到15~20g/L,第二级反应器中Anammox菌的颗粒污泥形式通常不需要这样的填料,但投加之后也没有负面的影响。

Terra-N工艺的曝气系统采用微孔曝气器,一些项目是对现有处理厂的改造,容积氮负荷可达0.4~1.0Kg-N/m3d,如果采用SBR系统,负荷可提高到1.5Kg-N/m3d。无机氮去除率大约在80%~90%左右。通过从实际工程中接种浓缩Anammox污泥,可以使单级SBR系统或者两级系统的厌氧氨氧化段的启动时间减少到60~90天,Terra-N工艺在德国有4个厂在运行。

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