泉州市IC厭氧反應(yīng)器優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)廠家

泉州市IC厭氧反應(yīng)器優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)廠家

厭氧氨氧化污水處理技術(shù)

水質(zhì)控制的重要指標(biāo)就是氮含量。在工業(yè)社會(huì)發(fā)展的前提下, 水體富氧化問(wèn)題日益加重。因此, 當(dāng)前水處理技術(shù)的研究重點(diǎn)就是對(duì)氮污染的控制與治理。傳統(tǒng)廢水處理一般是硝化-反硝化的脫氮工藝, 需要外加碳源和堿, 不但運(yùn)行費(fèi)用較高, 還可能會(huì)造成二次污染, 影響脫氮效率。

隨著科技的不斷進(jìn)步, 研究者逐漸開(kāi)始關(guān)注新型的生物脫氮技術(shù), 厭氧氨氧化 (ANAMMOX) 技術(shù)以其*的高效低耗的特點(diǎn)應(yīng)運(yùn)而生, 并逐漸得以開(kāi)發(fā)應(yīng)用。本文根據(jù)筆者工作實(shí)踐，對(duì)厭氧氨氧化污水處理技術(shù)及實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了分析和探討。

1 厭氧氨氧化反應(yīng)機(jī)理

根據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者的研究, 厭氧氨氧化指的是在厭氧的條件下, 以氨氮 (NH4N) 為電子供體, 亞硝酸氮 (NO2N) 為電子受體, 以CO2或HCO3為碳源, 通過(guò)厭氧氨氧化菌的作用, 將氨氮氧化為氮?dú)?(N2) 的過(guò)程。其中, 在厭氧氨氧化的過(guò)程中, 也產(chǎn)生了中間產(chǎn)物聯(lián)氨 (N2H4) 以及羥氨 (NH2OH) 。在厭氧氨氧化的反應(yīng)中只對(duì)CO2以及HCO3產(chǎn)生了消耗, 并沒(méi)有進(jìn)行外加碳源, 因此不但能夠有效實(shí)現(xiàn)成本的節(jié)約, 也防止了反應(yīng)中產(chǎn)生的二次污染;反應(yīng)過(guò)程中幾乎不產(chǎn)生N2O, 能夠有效避免傳統(tǒng)脫氮造成的溫室氣體排放;反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)堿量為零, 無(wú)需添加中和試劑, 并較為環(huán)保。

2.影響厭氧氨氧化的主要因子

Anammox菌生長(zhǎng)相對(duì)緩慢，倍增時(shí)間為11～29d，且對(duì)周?chē)h(huán)境要求很高，周?chē)h(huán)境的波動(dòng)對(duì)Anammox效果有嚴(yán)重的影響。因此，如何選擇和控制Anammox菌影響因素，對(duì)于快速和穩(wěn)定培育Anammox菌，具有非常重要的意義。

2.1溫度對(duì)厭氧氨氧化的影響

溫度能顯著影響Anammox活性，在合適的溫度范圍內(nèi)Anammox菌才會(huì)表現(xiàn)出較好的反應(yīng)活性，提高反應(yīng)器的運(yùn)行效能。溫度在26～37°C之間變化時(shí)，氮去除速率在1.51～1.84kg/（m3•d），當(dāng)溫度低于20°C時(shí)，反應(yīng)器氮去除會(huì)快速下降，特別是當(dāng)溫度低于15°C時(shí)，反應(yīng)器氮去除速率下降至0.55kg/（m3•d），從而抑制Anammox反應(yīng)。對(duì)其進(jìn)行線性擬合發(fā)現(xiàn)，低于20°C時(shí)溫度與氮去除速率具有明顯的線性關(guān)系。

2.2pH對(duì)厭氧氨氧化的影響

在Anammox過(guò)程中，pH是一個(gè)非常重要的環(huán)境參數(shù)，它不僅能直接影響Anammox菌，還能通過(guò)影響氨和亞硝酸的有效性而間接影響反應(yīng)活性，在多項(xiàng)研究中表明，pH對(duì)Anammox活性有重要的影響。pH值和有機(jī)物對(duì)Anammox反應(yīng)器的影響顯著，在（20±1）°C下，Anammox反應(yīng)的適pH值為6.7～8.5。當(dāng)pH值＜6.7或＞8.5時(shí)，將導(dǎo)致游離氨（FA）和游離亞硝酸（FNA）的濃度分別高于8.93mg/L和2.67×10-2mg/L，抑制Anammox反應(yīng)。

2.3溶解氧對(duì)厭氧氨氧化的影響

Anammox菌為厭氧菌，因此，氧氣的存在極易影響Anammox菌活性。保持反應(yīng)器內(nèi)厭氧環(huán)境對(duì)Anammox反應(yīng)極為重要，不容忽視。通過(guò)改變進(jìn)水堿度、光照條件和溶解氧，發(fā)現(xiàn)水力停留時(shí)間為1.5h條件下，當(dāng)進(jìn)水DO小于3mg/L時(shí)，平均氨氮去除率和亞硝氮去除率分別為99.7%和100%，平均總氮去除負(fù)荷為1.0kg/（m3•d）。溶解氧會(huì)使Anammox活性受到抑制，在溶解氧去除后Anammox活性可以得到恢復(fù)。

2.4基質(zhì)濃度對(duì)厭氧氨氧化的影響

Anammox反應(yīng)是氨氮和亞硝酸鹽的生物反應(yīng)，一般來(lái)說(shuō)，亞硝酸鹽既是Anammox的*物質(zhì)，同時(shí)也是Anammox的限制性基質(zhì)，甚至是毒性物質(zhì)。當(dāng)亞硝酸鹽的含量超過(guò)一定限度后，亞硝酸鹽會(huì)抑制Anammox活性，影響正常的生長(zhǎng)與代謝。

當(dāng)處理人工配水時(shí)，在中低進(jìn)水濃度下（NO2--N≤400mg/L），與改進(jìn)式連續(xù)進(jìn)水方式相比，宜采用一次性進(jìn)水方式運(yùn)行；在高進(jìn)水濃度下（NO2--N≥400mg/L）改進(jìn)式連續(xù)進(jìn)水方式比一次性進(jìn)水方式優(yōu)勢(shì)明顯。

2.5有機(jī)物對(duì)厭氧氨氧化的影響

有機(jī)物對(duì)Anammox既有促進(jìn)作用，同時(shí)也會(huì)抑制Anammox的活性。促進(jìn)作用主要是特定的有機(jī)物可作為能源被Anammox所利用，維持Anammox的生理代謝，同時(shí)也能調(diào)節(jié)碳氮比，使Anammox和反硝化耦合；抑制作用主要表現(xiàn)在有機(jī)物的存在會(huì)增強(qiáng)異樣菌的活性，使其與Anammox菌爭(zhēng)奪電子受體亞硝酸鹽。

3 厭氧氨氧化污水處理的應(yīng)用

隨著對(duì)厭氧氨氧化技術(shù)研究的不斷深入, 已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了多種污水處理的實(shí)際應(yīng)用, 如市政污泥液、生活污水、廁所水、焦化廢水、味精廢水以及垃圾滲濾液等的處理, 并逐漸在其他廢水處理領(lǐng)域得以普及和使用。

但目前對(duì)于一些制藥、養(yǎng)殖等高氨氮的工業(yè)領(lǐng)域, 應(yīng)用厭氧氨氧化技術(shù)進(jìn)行污水處理仍較少, 這也是今后需要努力的方向。以下選取幾個(gè)較為典型的厭氧氨氧化污水處理的實(shí)際應(yīng)用效果, 供參考。

(1) 污泥液廢水處理

較為典型的低碳氮比污泥液廢水有污泥消化液以及污泥壓濾液等, 溫度多30℃~37℃, p H值也多在7.0~8.5之間, 非常適宜厭氧氨氧化菌的生長(zhǎng)。國(guó)外學(xué)者對(duì)亞硝化-厭氧氨氧化技術(shù)的多次優(yōu)化研究, 在2002年就已經(jīng)形成了世界上*套亞硝化-厭氧氨氧化組合反應(yīng)器, 并在Dokhaven污水處理廠正式投入使用。至此, 對(duì)污泥液采用厭氧氨氧化技術(shù)處理的工程逐漸在歐洲各國(guó)得以展開(kāi)。

(2) 垃圾滲濾液處理

垃圾滲濾液的特點(diǎn)是有機(jī)物濃度高、氨氮含量高、水質(zhì)變化大, 且容易含有重金屬等有毒物質(zhì), 因而是一種成分較為復(fù)雜的污水。集中的氨氮濃度一般為2000mg/L, 隨著垃圾堆放時(shí)間的增長(zhǎng)還會(huì)越來(lái)越高。有學(xué)者對(duì)廢物填埋場(chǎng)滲濾液進(jìn)行研究時(shí), 發(fā)現(xiàn)了滲濾液中厭氧氨缺失的現(xiàn)象, 才使得對(duì)其進(jìn)行厭氧氨氧化技術(shù)處理成為一種可能。

(3) 城市生活污水處理

隨著近年來(lái)我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快, 城市污水處理行業(yè)的壓力也越來(lái)越大。要增強(qiáng)污水處理的效益, 實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展, 就需要實(shí)現(xiàn)城市污水的再利用, 有效實(shí)現(xiàn)能源的循環(huán)回收, 這已成為當(dāng)前的污水處理研究的重要課題。

城市生活污水中含有有機(jī)碳、磷酸鹽以及氨氮等眾多能量, 正符合自養(yǎng)型的脫氮技術(shù)的處理?xiàng)l件, 因而有望實(shí)現(xiàn)污水廠的能源自給。但是對(duì)于較低水溫 (8℃~15℃) 的城市來(lái)說(shuō), 尤其是冬季, 用厭氧氨氧化工藝進(jìn)行城市污水處理仍是較大的挑戰(zhàn)。

雖然國(guó)外的相關(guān)學(xué)者 (如Lotti等)對(duì)于這方面已有了突破性研究, 對(duì)于中試 (4m, 19℃±1℃) 的階段性研究也有所進(jìn)展, 有望實(shí)現(xiàn)污水處理廠的能源自給, 但在實(shí)際技術(shù)工程應(yīng)用的過(guò)程中, 仍存在諸如低溫條件下如何提高菌性活體、如何實(shí)現(xiàn)全體擴(kuò)增等問(wèn)題, 需要在未來(lái)的研究發(fā)展中有所突破, 才能使其在處理城市污水中得以更好地運(yùn)用。

(4) 畜禽養(yǎng)殖污水處理

該類污水的特點(diǎn)是COD濃度高、成分復(fù)雜且水質(zhì)波動(dòng)大, 還存在一定的有機(jī)氮。使用傳統(tǒng)的脫氮技術(shù)進(jìn)行畜禽養(yǎng)殖污水處理時(shí), 不僅能耗高, 還需要加補(bǔ)碳源, 脫氮效果也不理想。而現(xiàn)代的厭氧氨氧化工藝有著傳統(tǒng)技術(shù)沒(méi)有的優(yōu)勢(shì), 有望成為處理該類廢水的備選工藝技術(shù)。

當(dāng)前在對(duì)豬場(chǎng)廢水厭氧處理的研究中, 還存在著運(yùn)行尚不穩(wěn)定的問(wèn)題, 需要進(jìn)一步優(yōu)化工藝, 找到消除影響厭氧氨氧化菌生長(zhǎng)障礙的對(duì)策, 才能發(fā)揮其在畜禽養(yǎng)殖污水處理領(lǐng)域的效能。

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前階段國(guó)內(nèi)對(duì)厭氧氨氧化工程運(yùn)行的條件以及啟動(dòng)的時(shí)間等方面的研究, 相對(duì)來(lái)說(shuō)還不太夠, 需要在未來(lái)的實(shí)踐過(guò)程中進(jìn)一步研究其影響因素, 以縮短啟動(dòng)時(shí)間, 實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化污水處理技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

工藝選擇的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包括：處理單位水量投資 、 削減單位污染投資、 處理單位水量電耗和成本、 削減單位污染物電耗和成本、 占地面積、 運(yùn)行性能可靠性、 管理維護(hù)難易程度、 總體環(huán)境效益等。

2

城市污水處理工藝應(yīng)根據(jù)處理規(guī)模、 水質(zhì)特征、 受納水體的環(huán)境功能 及當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況和要求， 經(jīng)全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后優(yōu)選確定。

3

應(yīng)切合實(shí)際地確定污水進(jìn)水水質(zhì)， 優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)參數(shù)， 對(duì)污水的現(xiàn)狀水質(zhì)特征， 污染物構(gòu)成必須進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查或測(cè)定， 作出合理的分析預(yù)測(cè)， 在水質(zhì)構(gòu)成復(fù)雜或特殊時(shí)， 應(yīng)進(jìn)行污水處理工藝的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)， 必要時(shí)應(yīng)開(kāi)展中試研究。

4

積極審慎地采用新工藝， 對(duì)在國(guó)內(nèi)*應(yīng)用的新工藝， 必須經(jīng)過(guò)中試 和生產(chǎn)性試驗(yàn)， 提供可靠的設(shè)計(jì)參數(shù)后再進(jìn)行應(yīng)用。

5

同一個(gè)污水廠分期建設(shè)時(shí)， 各階段應(yīng)盡量采用同一種工藝， 而且各階段的建設(shè)規(guī)模應(yīng)盡量相同。

污水處理方法

現(xiàn)代污水處理方法主要分為物理處理法、 化學(xué)處理法、 物理化學(xué)處理法和生物處理法四類。

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物理處理法

物理處理法是通過(guò)物理作用， 以分離、 回收污水中不溶解的、 呈懸浮狀的污染物質(zhì)（包括油膜和油珠）， 在處理過(guò)程中不改變其化學(xué)性質(zhì)。 常用的有過(guò)濾法、 沉淀法、 浮選法等。

（1） 過(guò)濾法：利用過(guò)濾介質(zhì)截流污水中的懸浮物。 過(guò)濾介質(zhì)有篩網(wǎng)、紗布、 粒物， 常用的過(guò)濾設(shè)備有格柵、 篩網(wǎng)、 微濾機(jī)等。

1） 格柵與篩網(wǎng)。 在排水工程中， 廢水通過(guò)下水道流人水處理廠， 首先應(yīng)經(jīng)過(guò)斜置在渠道內(nèi)的一組金屬制的呈縱向平行的框條（格柵）、 穿孔板或過(guò)濾網(wǎng)（篩網(wǎng)）， 使漂浮物或懸浮物不能通過(guò)而被阻留在格柵、 細(xì)篩或?yàn)V料上。

格柵板

這一步屬?gòu)U水的預(yù)處理， 其目的在于回收有用物質(zhì)；初步漫清廢水以利于以后的處理， 減輕沉淀池或其他處理設(shè)備的負(fù)荷；保護(hù)抽水機(jī)械， 以免受到顆粒物堵塞發(fā)生故障。 保護(hù)水泵和其他處理設(shè)備。 格柵截留的效果主要取決于污水水質(zhì)和格柵空隙的大小。 清渣方法有人工與機(jī)械兩種。柵渣應(yīng)及時(shí)清理和處理。

篩網(wǎng)主要用于截留粒度在數(shù)毫米到數(shù)十毫米的細(xì)碎懸浮態(tài)雜物， 如纖維、 紙漿、 藻類等，通常用金屬絲、 化纖編織而成，或用穿孔鋼板，孔徑一般小于5mm，小可為0.2mm。 篩網(wǎng)過(guò)濾裝置有轉(zhuǎn)鼓式、 旋轉(zhuǎn)式、 轉(zhuǎn)盤(pán)式、 固定式振動(dòng)斜篩等。 不論何種結(jié)構(gòu)，既要能截留污物，又便于卸料及清理篩面 。

2）粒狀介質(zhì)過(guò)濾（又稱彤、濾、 驚料過(guò)濾）。 廢水通過(guò)粒狀濾料（如石英砂）床層時(shí)，其中細(xì)小的懸浮物和肢體就被截留在濾料的表面和內(nèi)部空隙中。 常用的過(guò)濾介質(zhì)有石英砂、 無(wú)煙煤和石榴石等。 在過(guò)濾過(guò)程中濾料同時(shí)對(duì)懸浮物進(jìn)行物理截留、 沉降和吸附等作用。 過(guò)濾的效果取決于濾料孔徑的大小、 濾料層的厚度、 過(guò)濾速度及污水的性質(zhì)等因素。

當(dāng)廢水自上而下流過(guò)粒狀濾料層時(shí)，位徑較大的懸浮顆粒首先被截留在表層濾料的空隙中，從而使此層濾料空隙越來(lái)越小，逐漸形成一層主要由被截留的團(tuán)體顆粒構(gòu)成的濾膜， 并由它起主要的過(guò)濾作用。 這種作用屬于阻力截留或篩濾作用。

廢水通過(guò)濾料層時(shí)，眾多的濾料表面提供了巨大的可供懸浮物沉降的有效面積，形成無(wú)數(shù)的小 “沉淀池”，懸浮物極易在此沉降下來(lái)。這種作用屬于重力 沉降。

由于濾料具有巨大的表面積， 它與懸浮物之間有明顯的物理吸附作用。此外，砂粒在水中常常帶有表面負(fù)電荷，能吸附帶正電荷的鐵、 鋁等肢體，從而在濾料表面形成帶正電荷的薄膜，并進(jìn)而吸附帶負(fù)電荷的膠土和多種有機(jī)物等膠體，在砂粒上發(fā)生接觸絮凝。

(2）沉淀法。沉淀法是利用污水中的懸浮物和水的相對(duì)密度不同的原理， 借助重力沉降作用使懸浮物從水中分離出來(lái)。 根據(jù)水中懸浮顆粒的濃度及絮凝特性（即彼此帖結(jié)聚團(tuán)的能力）可分為四種：

1） 分離沉降（或自由沉降）。在沉淀過(guò)程中，顆粒之間互不聚合，單獨(dú)進(jìn)行沉降。 顆位只受到本身在水中的重力和水流阻力的作用，其形狀、 尺寸、 質(zhì)量均不改變，下降速度也不改變。

2）混凝沉淀（或稱作絮凝沉降）。 混凝沉降是指在混凝劑的作用下，使廢水中的膠體和細(xì)微懸浮物凝聚為具有可分離性的絮凝體，然后采用重力沉降予以分離去除。 混凝沉淀的特點(diǎn)是在沉淀過(guò)程中，顆粒接觸碰撞而互相聚集形成較大絮體，因此顆粒的尺寸和質(zhì)量均會(huì)隨深度的增加而增大，其沉速也隨深度 而增加。

常用的無(wú)機(jī)混凝劑有硫酸鋁、 硫酸亞鐵、 三氯化鐵及聚合鋁；常用的有機(jī)絮凝劑有聚丙烯酷膠等，還可采用助凝劑如水玻璃、 石灰等 。

3）區(qū)域沉降（又稱擁擠沉降、 成層沉降）。 當(dāng)廢水中懸浮物含量較高時(shí)，顆粒間的距離較小，其間的聚合力能使其集合成為一個(gè)整體，并一同下沉，而顆粒相互間的位置不發(fā)生變動(dòng)，因此澄清水和混水間有一明顯的分界面，逐漸向下移動(dòng)，此類沉降稱為區(qū)域沉降。加高濁度水的沉淀池和二次沉淀池中的沉降（在沉降中后期）多屬此類。

4)壓縮沉淀。當(dāng)懸浮液中的懸浮固體濃度很高時(shí)，顆粒互相接觸、擠壓，在上層顆粒的重力作用下，下層顆粒間隙中的水被擠出，顆粒群體被壓縮。壓縮沉淀發(fā)生在沉淀池底部的污泥斗或污泥濃縮池中，進(jìn)行得很緩慢。依據(jù)水中懸浮性物質(zhì)的性質(zhì)不同，設(shè)有沉砂池和沉淀池兩種設(shè)備。