污水處理脫氮工藝概述

關(guān)于污水處理脫氮工藝概述Contents污水處理分類(lèi)與方法1氮的生物去除原理2傳統(tǒng)生物脫氮工藝3新型生物脫氮工藝4第2頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天污水處理分類(lèi)與方法第3頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天按處理的程度一級(jí)處理(primary)：也叫初級(jí)處理，該過(guò)程只能除去廢水中的大顆粒的懸浮物及漂浮物，很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。二級(jí)處理(secondary)：一般可以除去細(xì)小的或呈膠體態(tài)的懸浮物及有機(jī)物，一般能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。三級(jí)處理(tertiary)，也稱(chēng)高級(jí)(advanced)處理：是在一級(jí)、二級(jí)處理的基礎(chǔ)上，對(duì)難降解的有機(jī)物、氮、磷等營(yíng)養(yǎng)性物質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步處理。

污水處理分類(lèi)第4頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天

城市污水經(jīng)傳統(tǒng)的二級(jí)處理以后，雖然絕大部分懸浮固體和有機(jī)物被去除了，但還殘留微量的懸浮固體和溶解的有害物，如氮和磷等的化合物。氮、磷為植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，能助長(zhǎng)藻類(lèi)和水生生物，引起水體的富營(yíng)養(yǎng)化，影響飲用水水源。第5頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天太湖的富營(yíng)養(yǎng)化第6頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天方法名稱(chēng)主要設(shè)備主要處理對(duì)象物理處理法格柵格柵除渣機(jī)去除浮渣調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)池調(diào)峰、均質(zhì)沉淀沉淀池懸浮物隔油隔油池油類(lèi)過(guò)濾濾池、濾篩、濾布懸浮物、膠體物、油脂類(lèi)氣浮浮選池（罐）、溶氣罐油、懸浮物等物理處理方法綜合表第7頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天方法名稱(chēng)主要設(shè)備主要處理對(duì)象化學(xué)處理法化學(xué)中和中和池、沉淀池溶解物化學(xué)沉淀加藥裝置、沉淀池溶解無(wú)機(jī)物氧化還原反應(yīng)罐、沉淀池等溶解物ClO2氧化ClO2發(fā)生器反應(yīng)池消毒、大分子有機(jī)物臭氧消毒臭氧發(fā)生器消毒、難降解有機(jī)物紫外消毒紫外燈組、光池消毒電解法電解槽溶解物化學(xué)處理方法綜合表第8頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天方法名稱(chēng)主要工藝主要設(shè)備主要處理對(duì)象活性污泥完全混合式、氧化溝、SBR、A/O、A2/O、氧化塘、人工濕地微生物、曝氣池、沉淀池、污泥處理、消毒有機(jī)物、硫、氮、磷等生物膜生物濾池、接觸氧化、生物轉(zhuǎn)盤(pán)、反應(yīng)池、沉淀器、過(guò)濾器有機(jī)物、硫、氮磷等厭氧處理普通厭氧、UASB高效厭氧消化池、有機(jī)物、氮、磷、硫等生物處理方法綜合表第9頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天氮的生物去除原理第10頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天氮的生物去除

廢水中的氮以有機(jī)氮、氨氮、亞硝酸氮和硝酸氮四種形式存在。(1)生物脫氮機(jī)理

生物脫氮是在微生物的作用下，將有機(jī)氮和氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為N2和NxO氣體的過(guò)程。其中包括硝化和反硝化兩個(gè)反應(yīng)過(guò)程。第11頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天缺氧缺氧第12頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天a氨化反應(yīng)：

新鮮污水中，含氮化合物主要是以有機(jī)氮，如蛋白質(zhì)、尿素、胺類(lèi)化合物、硝基化合物以及氨基酸等形式存在的，此外也含有少數(shù)的氨態(tài)氮如NH3及NH4+等。

微生物分解有機(jī)氮化合物產(chǎn)生氨的過(guò)程稱(chēng)為氨化作用，在氨化微生物的作用下，有機(jī)氮化合物分解、轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮，以氨基酸為例：水解細(xì)菌分解第13頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天

硝化反應(yīng)是在好氧條件下，將NH4+轉(zhuǎn)化為NO2-和NO3-的過(guò)程。

總反應(yīng)式為：b硝化反應(yīng)：第14頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天

硝化細(xì)菌是化能自養(yǎng)菌，生長(zhǎng)率低，對(duì)環(huán)境條件變化較為敏感。溫度、溶解氧、污泥齡、pH、有機(jī)負(fù)荷等都會(huì)對(duì)它產(chǎn)生影響。第15頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天硝化過(guò)程的影響因素：

（a）好氧環(huán)境條件，并保持一定的堿度：

硝化菌為了獲得足夠的能量用于生長(zhǎng)，必須氧化大量的NH3和NO2-

在硝化反應(yīng)過(guò)程中，釋放H+，使pH下降，硝化菌對(duì)pH的變化十分敏感，為保持適宜的pH，應(yīng)當(dāng)在污水中保持足夠的堿度，以調(diào)節(jié)pH的變化，lg氨態(tài)氮（以N計(jì)）完全硝化，需堿度（以CaCO3計(jì)）7.14g。對(duì)硝化菌的適宜的pH為8.0~8.4。第16頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天硝化過(guò)程的影響因素：

（b）混合液中有機(jī)物含量不應(yīng)過(guò)高：硝化菌是自養(yǎng)菌，有機(jī)基質(zhì)濃度并不是它的增殖限制因素，若BOD值過(guò)高，將使增殖速度較快的異養(yǎng)型細(xì)菌迅速增殖，從而使硝化菌不能成為優(yōu)勢(shì)種屬。（c）硝化反應(yīng)的適宜溫度是20~30℃，15℃以下時(shí)，硝化反應(yīng)速度下降，5℃時(shí)完全停止。第17頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天硝化過(guò)程的影響因素：

（d）硝化菌在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間，即生物固體平均停留時(shí)間（污泥齡）SRTn，必須大于其最小的世代時(shí)間（e）除有毒有害物質(zhì)及重金屬外，對(duì)硝化反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用的物質(zhì)還有高濃度的NH4-N、高濃度的NOx-N、高濃度的有機(jī)基質(zhì)、部分有機(jī)物以及絡(luò)合陽(yáng)離子等。第18頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天

總反應(yīng)式為：c反硝化反應(yīng)：第19頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天

反硝化菌屬異養(yǎng)兼性厭氧菌，在有氧存在時(shí)，它會(huì)以O(shè)2為電子進(jìn)行呼吸；在無(wú)氧而有NO3-或NO2-存在時(shí)，則以NO3-或NO2-為電子受體，以有機(jī)碳為電子供體和營(yíng)養(yǎng)源進(jìn)行反硝化反應(yīng)。第20頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天

在反硝化菌代謝活動(dòng)的同時(shí)，伴隨著反硝化菌的生長(zhǎng)繁殖，即菌體合成過(guò)程，反應(yīng)如下：式中：C5H7O2N為反硝化微生物的化學(xué)組成。反硝化還原和微生物合成的總反應(yīng)式為：

從以上的過(guò)程可知，約96％的NO3-N經(jīng)異化過(guò)程還原，4％經(jīng)同化過(guò)程合成微生物。第21頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天反硝化過(guò)程的影響因素：

（a）碳源：能為反硝化菌所利用的碳源較多，從污水生物脫氮考慮，可有下列三類(lèi)：一是原污水中所含碳源；二是外加碳源，多采用甲醇（CH3OH），因?yàn)榧状急环纸夂蟮漠a(chǎn)物為CO2和H2O，不留任何難降解的中間產(chǎn)物；三是利用微生物組織進(jìn)行內(nèi)源反硝化。（b）pH：對(duì)反硝化反應(yīng)，最適宜的pH是6.5~7.5。pH高于8或低于6，反硝化速率將大為下降。第22頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天反硝化過(guò)程的影響因素：

（c）DO濃度：反硝化菌屬異養(yǎng)兼性厭氧菌，在無(wú)分子氧同時(shí)存在硝酸根離子和亞硝酸根離子的條件下，它們能夠利用這些離子中的氧進(jìn)行呼吸，使硝酸鹽還原。另一方面，反硝化菌體內(nèi)的某些酶系統(tǒng)組分，只有在有氧條件下，才能夠合成。（d）溫度：反硝化反應(yīng)的最適宜溫度是20~40℃，低于15℃反硝化反應(yīng)速率最低。為了保持一定的反硝化速率，在冬季低溫季節(jié)，可采用如下措施：提高生物固體平均停留時(shí)間；降低負(fù)荷率；提高污水的水力停留時(shí)間。第23頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天微生物脫氮過(guò)程氨化硝化反硝化定義有機(jī)氮通過(guò)酶和微生物作用下釋放氨的過(guò)程微生物將氨氧化成亞硝酸鹽，進(jìn)一步氧化成硝酸鹽硝態(tài)氮在反硝化細(xì)菌作用下還原成氮?dú)馕⑸锛?xì)菌霉菌亞硝化菌硝化菌反硝化菌條件異養(yǎng)微生物：芽孢桿菌、節(jié)桿菌、木霉、曲霉、青霉等以HCO3-為碳源，自養(yǎng)；硝化反應(yīng)消耗堿度，pH下降；耗氧4.2g/g（NH4+-NO3-）。O2作為電子供體。異養(yǎng)兼性厭氧細(xì)菌，缺氧條件下反應(yīng)；有機(jī)物作為電子供體，硝酸鹽（亞硝酸鹽）作為電子受體。第24頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天傳統(tǒng)脫氮工藝第25頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天傳統(tǒng)脫氮工藝將含碳有機(jī)物的去除和氨化、硝化及反硝化在三個(gè)池中獨(dú)立進(jìn)行。第26頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天傳統(tǒng)脫氮工藝有機(jī)物去除和硝化過(guò)程兩個(gè)生化反應(yīng)在一個(gè)系統(tǒng)中進(jìn)行,就三段式生物脫氮工藝簡(jiǎn)化為兩段式生物脫氮工藝第27頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天傳統(tǒng)脫氮工藝第28頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天傳統(tǒng)脫氮工藝存在的問(wèn)題反硝化過(guò)程產(chǎn)生的堿度不能夠被利用,使得硝化過(guò)程容易出現(xiàn)堿度不足而需要投加堿度;同時(shí)后置反硝化時(shí)需要投加外碳源,造成運(yùn)行費(fèi)用增加。第29頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天前置反硝化脫氮工藝80年代后期出現(xiàn)了前置反硝化工藝,即將反硝化區(qū)域設(shè)置在系統(tǒng)前端,通過(guò)設(shè)置消化液回流為反硝化提供硝態(tài)氮。前置反硝化生物脫氮工藝(簡(jiǎn)稱(chēng)A/O工藝),又稱(chēng)MLE(ModifiedLudzak-Ettinger)工藝,如圖1-5所示。第30頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天前置反硝化脫氮工藝優(yōu)點(diǎn)有機(jī)碳源可以充分用于反硝化作用,減少外碳源的投加量;反硝化產(chǎn)生的堿度可以在后續(xù)硝化階段被利用,從而減少硝化區(qū)域的堿投加量;原水中的有機(jī)物在缺氧區(qū)通過(guò)反硝化作用去除,減少了好氧區(qū)有機(jī)物氧化所需的氧氣量。第31頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天前置反硝化脫氮工藝缺點(diǎn)增加了硝化液回流,增加了運(yùn)行費(fèi)用;因硝化液回流比不可能太高,使得系統(tǒng)出水中含有硝態(tài)氮,使系統(tǒng)TN去除率難以提高第32頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天A2O脫氮工藝反硝化池厭氧硝化池/去除BOD\氨氮好氧污水內(nèi)回流(硝化液)外回流(污泥回流)排泥排水反硝化池缺氧原水分段進(jìn)去各段缺氧區(qū),從而使得原水中的碳源可以充分用作反硝化碳源;由于原水分段進(jìn)入各段,使得系統(tǒng)前后污泥濃度形成一定的梯度,前端高污泥濃度可以提高系統(tǒng)的抗沖擊能力;同時(shí)分段進(jìn)水工藝無(wú)需硝化液回流,使得該工藝的運(yùn)行費(fèi)用降低。第33頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天傳統(tǒng)脫氮工藝存在的問(wèn)題1、工藝流程長(zhǎng)，占地面積大（傳統(tǒng)工藝認(rèn)為硝化、反硝化不能同時(shí)進(jìn)行）。2、硝化菌群繁殖速度慢，且難以維持較高濃度，需要較大曝氣池，費(fèi)用高。3、需進(jìn)行污泥和硝化液回流，動(dòng)力成本高。4、系統(tǒng)抗沖擊能力弱，高濃度NH3-N和NO2-會(huì)抑制硝化菌生長(zhǎng)。5、硝化過(guò)程產(chǎn)酸，需投加堿中和。第34頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天新型脫氮工藝第35頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天新型生物脫氮技術(shù)近年來(lái)，許多研究表明：硝化反應(yīng)不僅由自養(yǎng)菌完成，某些異養(yǎng)菌也可以進(jìn)行硝化作用；反硝化不只在厭氧條件下進(jìn)行，某些細(xì)菌也可以在好氧條件下進(jìn)行；許多好氧反硝化菌同時(shí)也是異養(yǎng)硝化菌（Thiosphaerapantotropha），能把NH4+氧化成NO2-后直接進(jìn)行反硝化。第36頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天新型脫氮工藝生物脫氮技術(shù)的發(fā)展，突破了傳統(tǒng)理論的認(rèn)識(shí)，產(chǎn)生了一些新型生物脫氮技術(shù)。下面幾種主要的新型脫氮工藝1、半硝化工藝（SHARON）2、厭氧氨氧化工藝（ANAMMOX）3、半硝化-厭氧氨氧化工藝（SHARON–ANAMMOX）4、生物膜內(nèi)自養(yǎng)脫氮工藝（CANON）第37頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天SHARON工藝將亞硝酸鹽氧化菌NOB從反應(yīng)器中淘洗掉，使反應(yīng)器內(nèi)AOB增長(zhǎng)速率大于NOB的增速率,通過(guò)確定合適的污泥停留時(shí)間,通過(guò)排除剩余污泥的方式將反應(yīng)器內(nèi)的NOB逐漸淘洗出去第38頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天SHARON工藝荷蘭Hellinga等在1998年提出了一種高溫高氨氮廢水短程硝化處理技術(shù)——SHARON(SinglereactorHighactivityAmmoniumRemovalOverNitrite)工藝。該技術(shù)是將高氨氮廢水在一個(gè)完全混合式反應(yīng)器中處理,運(yùn)行溫度為35℃左右,污泥停留時(shí)間SRT等于水力停留時(shí)間HRT。第39頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天厭氧氨氧化工藝（ANAMMOX）是有荷蘭Delft

大學(xué)在20世紀(jì)90年代開(kāi)發(fā)的一種新型脫氮工藝。指在厭氧條件下，微生物直接以NH4+為電子供體，以NO3-或NO2-為電子受體，將NH4+、NO3-或NO2-轉(zhuǎn)變成N2的生物氧化過(guò)程。發(fā)生的反應(yīng)為：厭氧氨氧化的化學(xué)計(jì)量方程式：第40頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天厭氧氨氧化的發(fā)現(xiàn)早在1977年，Broda就做出了自然界應(yīng)該存在反硝化氨氧化菌（denitrifyingammoniaoxidizers）的預(yù)言。1994年Kuenen發(fā)現(xiàn)某些細(xì)菌在硝化、反硝化中利用NO2-或NO3-作電子受體，將NH4+氧化成N2和氣態(tài)氮化物。1995年Mulder等發(fā)現(xiàn)了氨氮的厭氧生物氧化現(xiàn)象。StraousM.等用生物固定床和流化床反應(yīng)器研究了厭氧氨氧化污泥，表明氨氮和硝態(tài)氮去除率分別高達(dá)82%和99%。第41頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天厭氧氨氧化研究歷史第42頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天厭氧氨氧化菌(anaerobicammoniumoxidation,Anammox)是一類(lèi)細(xì)菌，屬于浮霉菌門(mén)，“紅菌”是業(yè)內(nèi)對(duì)厭氧氨氧化菌的俗稱(chēng)，通過(guò)生物化學(xué)反應(yīng)，它們可以將污水中所含有的氨氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)馊コＫ鼈儗?duì)全球氮循環(huán)具有重要意義，也是污水處理中重要的細(xì)菌。

第43頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天自然界anammox菌的發(fā)現(xiàn)2001年12月，生化學(xué)家MarcelKuypers在黑海85-100m深處發(fā)現(xiàn)了厭氧氨氧化菌。第44頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天發(fā)生厭氧氨氧化的前提條件是氨和亞硝酸鹽同時(shí)存在,且不存在氧。在自然生態(tài)系統(tǒng)中,由于氧供應(yīng)不足或電子供體有限,常常發(fā)生氨氧化成亞硝酸鹽或硝酸鹽還原成亞硝酸鹽的情況。在湖泊底泥和海洋沉積物的好氧/缺氧界面上,氨和亞硝酸常常共存,它們是AAOB（厭氧氨氧化菌）的良好生境。第45頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天厭氧氨氧化菌的微生物特征

第46頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天厭氧氨氧化菌為球狀細(xì)菌,直徑通常小于l微米，,世代時(shí)間10-30d,與其它已知的浮霉?fàn)罹哂忻黠@的生理上的不同,屬于厭氧化能自養(yǎng)型微生物,不需要有機(jī)碳源作為電子受體即可將氨氮氧化生成氮?dú)?實(shí)驗(yàn)證明,反應(yīng)過(guò)程中輕氨和胼是參與反應(yīng)的重要的中間體。厭氧氨氧化菌是革蘭氏陰性的不發(fā)光細(xì)菌,在微觀狀態(tài)觀察下呈現(xiàn)出的形狀不規(guī)則。厭氧氨氧化菌的微生物特征第47頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天厭氧氨氧化菌具有獨(dú)特的生理特征,其細(xì)胞壁中缺乏肽聚糖,同時(shí)具有蛋白質(zhì)的S層和厭氧氨氧化體。在厭氧氨氧化菌的富集培養(yǎng)過(guò)程中,隨著富集量的增加,污泥外觀顏色會(huì)逐漸呈現(xiàn)出猩紅色。由于厭氧氨氧化菌倍增時(shí)間較長(zhǎng)(約為lld),所以其在培養(yǎng)過(guò)程中需要有效的生物質(zhì)在系統(tǒng)中停留。厭氧氨氧化菌的微生物特征第48頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天影響厭氧氨氧化菌活性的因素①pH值和溫度厭氧氨氧化反應(yīng)最適pH范圍6.7-8.3，最優(yōu)為8.溫度過(guò)高過(guò)低都會(huì)改變微生物酶活性，甚至是不可逆的。最佳反應(yīng)溫度20-43℃.第49頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天影響厭氧氨氧化菌活性的因素②氧氧對(duì)厭氧氨氧化活性有抑制作用。有研究表明,微量的溶解氧就會(huì)對(duì)anammox細(xì)菌的活性產(chǎn)生強(qiáng)烈抑制。因此在通過(guò)厭氧氨氧化工藝進(jìn)行脫氮時(shí),裝置的進(jìn)水需要排出其中的DO,同時(shí)反應(yīng)器也應(yīng)進(jìn)行密封以保持嚴(yán)格的厭氧環(huán)境。但微氧對(duì)anammox細(xì)菌活性的抑制是可逆的，排出氧氣后可以恢復(fù)。第50頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天影響厭氧氨氧化菌活性的因素③有機(jī)物

厭氧氨氧化菌屬專(zhuān)性厭氧的化能自養(yǎng)菌,生長(zhǎng)周期較長(zhǎng);當(dāng)系統(tǒng)中存在有機(jī)物時(shí),增殖較快的異養(yǎng)菌快速增長(zhǎng),從而抑制了厭氧氨氧化菌的生長(zhǎng)。但不同有機(jī)物對(duì)厭氧氨氧化反應(yīng)抑制程度不同,如加入較高濃度乙醇后,厭氧氨氧化菌仍可保持活性,而少量的甲醇就使厭氧氨氧化菌失活。但對(duì)于一些低碳氮比的廢水,可以通過(guò)厭氧氨氧化工藝達(dá)到較好的處理效果,甚至在有機(jī)物濃度為150mg/L的不利因素下系統(tǒng)仍具有較高的反應(yīng)活性和總氮去除率。第51頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天影響厭氧氨氧化菌活性的因素④磷酸鹽

磷酸鹽在高濃度時(shí),對(duì)厭氧氨氧化菌的活性也有明顯的不利影響。所以在anammox工藝培養(yǎng)過(guò)程中,一般選擇碳酸鹽作為pH緩沖液。不同的厭氧氨氧化菌種受磷酸鹽影響時(shí)表現(xiàn)不同,CandidatusBrocadiaanammoxidans在PO43-的濃度高于10mmol/L時(shí)其活性就會(huì)被完全抑制。在應(yīng)用該工藝進(jìn)行脫氮的過(guò)程中,應(yīng)盡可能的控制厭氧氨氧化體系裝置中的磷酸鹽含量在一個(gè)較低的水平。第52頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天影響厭氧氨氧化菌活性的因素⑤亞硝酸鹽過(guò)量積累后反而會(huì)對(duì)厭氧氨氧化過(guò)程產(chǎn)生抑制。NO2-—N是一種“三致”物質(zhì),在進(jìn)行廢水脫氮處理時(shí),可作為出水水質(zhì)的主要控制指標(biāo)。不同的研究由于工藝、工況及水質(zhì)等的差異得出不同的研究結(jié)果,然而對(duì)于超過(guò)某濃度的亞確酸鹽氮對(duì)厭氧氨氧化活性產(chǎn)生抑制這一點(diǎn)卻達(dá)成廣泛共識(shí)。第53頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天影響厭氧氨氧化菌活性的因素⑥光

厭氧氨氧化菌屬于光敏型微生物群落,對(duì)光敏感并能降低其活性,使氮的去除效率下降。小試研究中常將厭氧氨氧化反應(yīng)器進(jìn)行避光處理。在實(shí)際脫氮過(guò)程中,反應(yīng)裝置通常需要設(shè)計(jì)成完全密閉,用來(lái)避免光照對(duì)其脫氮效果產(chǎn)生負(fù)面影響。第54頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天厭氧氨氧化菌厭氧氨氧化菌為化能自養(yǎng)型細(xì)菌,以二氧化碳作為唯一碳源，通過(guò)將亞硝酸氧化成硝酸來(lái)獲得能量，并通過(guò)乙酰-CoA途徑同化二氧化碳。雖然有的厭氧氨氧化菌能夠轉(zhuǎn)化丙酸、乙酸等有機(jī)物質(zhì),但它們不能將其用作碳源。厭氧氨氧化菌對(duì)氧敏感。

第55頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天厭氧氨氧化菌利用NO2--N氧化氨氮生成氮?dú)?應(yīng)用時(shí)需要首先將污水中部分氨氮氧化為NO2--N,隨后再發(fā)生厭氧氨氧化反應(yīng)?；趦刹椒磻?yīng)的發(fā)生順序分為兩步式短程硝化/厭氧氨氧化技術(shù)(如SHARON+ANAMMOX工藝)和一體式短程硝化/厭氧氨氧化技術(shù)(如CANON工藝)。第56頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天ANAMMOX反應(yīng)器的啟動(dòng)1、升流式厭氧污泥床UASB2、序批式反應(yīng)器SBR3、序批式生物膜反應(yīng)器SBBR4、膨脹顆粒污泥流化床EGSB第57頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天半硝化-厭氧氨氧化工藝（SHARON–ANAMMOX）將前面兩種工藝聯(lián)合起來(lái)，在反應(yīng)系統(tǒng)中，進(jìn)水總NH4+的50%在半硝化反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生如下反應(yīng)：半硝化反應(yīng)器的出水（含有NH4+和NO2-）作為厭氧氨氧化反應(yīng)器的進(jìn)水。在厭氧氨氧化反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生厭氧反應(yīng)，有95%的氮轉(zhuǎn)變成N2，另外，還有少量的NO3-隨出水排出。第58頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天半硝化-厭氧氨氧化工藝適合處理高濃度NH4+-N廢水和有機(jī)碳含量低的高NH4+-N濃度工業(yè)廢水。出水NH4+-N可達(dá)到6.7mg/L、TN為24mg/L。較之傳統(tǒng)的硝化-反硝化工藝，該工藝耗氧量由4.6kgO2/kgN2降到1.9kgO2/kgN2，降低了耗氧60%，且不需要添加碳源。產(chǎn)生的剩余污泥量很少。SHARON工藝可采用完全混合式好氧連續(xù)反應(yīng)器；ANAMMOX工藝可采用生物膜法和生物流化床。SHARON+ANAMMOX工藝第59頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天荷蘭DelftUniversity于2002年6月，在荷蘭鹿特丹南部建成了世界上第一個(gè)ANAMMOX反應(yīng)器并投入了生產(chǎn)。Sharon裝置體積為1700m3,anammox裝置體積為70m3。經(jīng)過(guò)三年半左右的連續(xù)培養(yǎng),最終實(shí)現(xiàn)了厭氧氨氧化裝置的啟動(dòng)其處理負(fù)荷可達(dá)到9.5kgNH4+-N/(m3·d)。目前的處理領(lǐng)域主要是污泥消化液，垃圾滲濾液等高氨氮廢水。SHARON+ANAMMOX

工藝應(yīng)用第60頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天Anammox反應(yīng)器的啟動(dòng)該生產(chǎn)性ANAMMOX反應(yīng)器于2002年7月開(kāi)始啟動(dòng),接種污泥為硝化污泥,污泥停留時(shí)間為7d。在運(yùn)行的前600d內(nèi),沒(méi)有檢測(cè)到ANAMMOX活性。為了加快工程啟動(dòng),以模擬廢水運(yùn)試另建的5m3AAOB富集裝置〔容積基質(zhì)氮去除速率保持為5kg/(m·d)〕。第622一1033d,分29次向生產(chǎn)性反應(yīng)器投加了總計(jì)9.6m3的厭氧氨氧化污泥。從sood開(kāi)始,生產(chǎn)性ANAMMOX反應(yīng)器的氨氮去除現(xiàn)象日漸明顯;至第925d,出水中檢測(cè)到硝酸鹽的產(chǎn)生,ANAMMOX反應(yīng)逐漸成為主導(dǎo)反應(yīng)。此后,反應(yīng)器的容積負(fù)荷穩(wěn)步提升,取得的最高容積基質(zhì)氮去除率達(dá)9.50kg/(m·d)。第61頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天ANAMMOX反應(yīng)器的啟動(dòng)本質(zhì)上是功能菌活化、生物量擴(kuò)增和反應(yīng)功能增強(qiáng)的過(guò)程。由于AAOB的擴(kuò)增十分困難，且AAOB只有在豐度達(dá)到1010/mL時(shí)方能顯現(xiàn)厭氧氨氧化活性。細(xì)胞密度較低時(shí)，易收到基質(zhì)中氨和亞硝酸鹽的自抑制作用。啟動(dòng)初期,反應(yīng)內(nèi)呈現(xiàn)強(qiáng)烈的反硝化作用反硝化作用可導(dǎo)致pH升高。厭氧氨氧化反應(yīng)可消耗H+(或產(chǎn)生OH-),也是一個(gè)致堿反應(yīng)。在ANAMMOX工藝的啟動(dòng)過(guò)程中,當(dāng)厭氧氨氧化反應(yīng)取代反硝化逐漸成為主導(dǎo)反應(yīng)后,也會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)液pH升高。反應(yīng)液pH升高不僅容易使其超出AAOB的最適生長(zhǎng)pH范圍(7.5一8.3),還可能導(dǎo)致游離氨(FA)濃度升高和游離亞硝酸(F‘NA)濃度降低,從而誘發(fā)氨毒和亞硝酸“饑餓”,不利于AAOB生長(zhǎng)和擴(kuò)增,影響反應(yīng)器啟動(dòng)性能。Anammox反應(yīng)器的啟動(dòng)第62頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天第63頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天生物膜內(nèi)自養(yǎng)脫氮工藝（CANON）在限氧的條件下，利用完全自養(yǎng)性微生物將氨氮和亞硝酸鹽同時(shí)去除的一種方法。該工藝可用以低有機(jī)物濃度的廢水生物脫氮，可以采用單一反應(yīng)器或生物膜反應(yīng)器。反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行部分硝化和氨的厭氧氧化。在限氧條件下，系統(tǒng)中有兩類(lèi)自養(yǎng)微生物：好氧硝化細(xì)菌和厭氧氨氧化細(xì)菌。自養(yǎng)菌經(jīng)過(guò)NO2-中間體直接將NH4+轉(zhuǎn)變?yōu)镹2。第64頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天CANON工藝在限氧條件下，好氧硝化細(xì)菌將NH4+氧化成NO2-。反應(yīng)如下：然后，厭氧氨氧化細(xì)菌將NH4+和NO2-轉(zhuǎn)變成N2和少量的NO3-。反應(yīng)如下：總的脫氮反應(yīng)式為：第65頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天CANON工藝亞硝化通過(guò)限制溶解氧量在顆粒污泥表層實(shí)現(xiàn)，而Anammox則在污泥內(nèi)層的缺氧層實(shí)現(xiàn)第66頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天CANON工藝優(yōu)勢(shì)生物膜內(nèi)自養(yǎng)脫氮工藝適用于污水生物脫氮尤其是低有機(jī)物高氮廢水。由于該工藝過(guò)程微生物是完全自養(yǎng)的，所以不需要外加碳源。另外，在整個(gè)脫氮過(guò)程中也不需要通風(fēng)曝氣，節(jié)約能耗。相對(duì)于傳統(tǒng)脫氮工藝，該工藝的耗氧量降低63%。第67頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天氮的轉(zhuǎn)化第68頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天傳統(tǒng)硝化反硝化生物脫氮與短程硝化/厭氧氨氧化工藝對(duì)比第69頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天厭氧氨氧化工藝優(yōu)勢(shì)與傳統(tǒng)硝化/反硝化技術(shù)相比,厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮技術(shù)無(wú)需有機(jī)物,水中的有機(jī)物可以被充分利用去產(chǎn)能源物質(zhì)(甲烷),實(shí)現(xiàn)能源的回收利用;耗氧量降低60%,大大減少了供氧量和中和試劑，降低了能耗和運(yùn)行費(fèi)用;厭氧氨氧化菌細(xì)胞產(chǎn)率很低，污泥產(chǎn)量少,可以減少污泥處置費(fèi)用;此外厭氧氨氧化菌以二氧化碳作為碳源,且代謝途徑中沒(méi)有N2O等中間產(chǎn)物,因此