【干货】厌氧氨氧化技术(五)-主流厌氧氨氧化

作者: laokou 分类: 水处理 发布时间: 2017-11-03 09:38

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发展背景

目前,侧流厌氧氨氧化在城市污水处理领域已经相对技术成熟,世界各地越来越多的污水处理厂采用了这一技术。随着侧流技术的不断成熟,研究与应用的热点已经转向了主流领域,由于其巨大的吸引力,围绕着城市污水处理的实际应用研究更是成为近年来国际污水处理的研究热点,甚至出现了一些技术竞争的局面。

挑战

但是与侧流应用不同,主流厌氧氨氧化实现的前提条件明显不同,主要有以下三方面的不同:

1)较低的进水氮浓度

城市污水处理厂的进水TN浓度通常在20-75mg/L之间,而其侧流的浓度一般在800-3000mg/L。而且,城市污水处理厂的出水氮浓度要求相对较高,这样由于进水氮浓度的较低会导致以下的巨大挑战:

(a)侧流中抑制NOB的游离氨条件不再存在;

(b)在较低的出水氨氮浓度时(<2mg/L),由于生长速率的差异,AOB将难以竞争过NOB。这样在厌氧氨氧化系统中,如果没有后续的进一步处理,出水氨氮难以获得很低的浓度。较高的DO虽然有助于提高AOB的生长速率,但同时也会提高NOB的生长速率,这样就会带来负面的影响。

2)较低的进水温度及波动

很多污水处理厂主流工艺的水温在冬天时约为10~16℃,夏季时温度升至24~30℃之间。而在侧流工艺中温度相对较高,一般都在32~38℃之间。温度对主流厌氧氨氧化的挑战不仅是Anammox菌在低温情况下增长速率较慢,AOB的增长速率也较低,另外NOB与Anammox菌会彼此竞争亚硝酸盐氮。不同菌群的生长速率已有广泛的研究,但是在低温、低氮浓度情况下的研究却并不多。De Clippeleir的研究结果显示,当温度低于15℃时,NOB的生长速率开始超过AOB的生长速率,此时采用SRT的控制方式难以保持理想的AOB/NOB平衡。但这个问题可以通过其他方式来解决,比如生物强化、抑制或淘汰NOB。

3)较高的进水碳氮比

碳氮比对主流工艺应用的挑战主要在于控制OHO的生长,OHO在好氧条件下与AOB竞争氧,在缺氧条件下与Anammox菌竞争亚硝酸盐。而且,OHO也会与Anammox菌竞争有机物,因为现有的研究结果表明某些Anammox菌也能利用有机酸进行反硝化。因此,进水COD/N的值是一个非常关键的参数,它的高低将影响系统会采用什么样的脱氮方式,是短程反硝化,还是厌氧氨氧化,亦或是传统的反硝化。在追求不断回收可再生能源的时代背景下,最大可能地进行碳回收,而不是将有限的有机物用于脱氮是当今污水处理鲜明的时代特征。然而,污水的水质特性先天决定了采用化学强化一级处理(CEPT)技术或高负荷活性污泥工艺(HRAS)对有机物的去除效率。如果进水的有机物绝大多数以胶体或颗粒态的形式存在,那么像华盛顿Blue Plains污水处理厂的数据显示,60%的有机物可以通过化学强化沉淀得到去除;与此相似,奥地利Strass污水处理厂通过高负荷活性污泥工艺的生物吸附功能将进水的60%有机物去除。

因此,针对上述困难,主流厌氧氨氧化工艺必须控制好NOBOHO在系统中的平衡,因为这两种菌会与AOB竞争氧,与Anammox菌竞争亚硝酸盐和有机物。只有NOB、OHO以及有机物得到有效的控制,厌氧氨氧化的效率才会最大。

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