泉州市IC厭氧反應器優(yōu)質生產(chǎn)廠家

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厭氧氨氧化污水處理技術

水質控制的重要指標就是氮含量。在工業(yè)社會發(fā)展的前提下, 水體富氧化問題日益加重。因此, 當前水處理技術的研究重點就是對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, 不但運行費用較高, 還可能會造成二次污染, 影響脫氮效率。

隨著科技的不斷進步, 研究者逐漸開始關注新型的生物脫氮技術, 厭氧氨氧化 (ANAMMOX) 技術以其*的高效低耗的特點應運而生, 并逐漸得以開發(fā)應用。本文根據(jù)筆者工作實踐，對厭氧氨氧化污水處理技術及實際應用進行了分析和探討。

1 厭氧氨氧化反應機理

根據(jù)國內(nèi)外相關學者的研究, 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, 通過厭氧氨氧化菌的作用, 將氨氮氧化為氮氣 (N2) 的過程。其中, 在厭氧氨氧化的過程中, 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中只對CO2以及HCO3產(chǎn)生了消耗, 并沒有進行外加碳源, 因此不但能夠有效實現(xiàn)成本的節(jié)約, 也防止了反應中產(chǎn)生的二次污染;反應過程中幾乎不產(chǎn)生N2O, 能夠有效避免傳統(tǒng)脫氮造成的溫室氣體排放;反應過程產(chǎn)堿量為零, 無需添加中和試劑, 并較為環(huán)保。

2.影響厭氧氨氧化的主要因子

Anammox菌生長相對緩慢，倍增時間為11～29d，且對周圍環(huán)境要求很高，周圍環(huán)境的波動對Anammox效果有嚴重的影響。因此，如何選擇和控制Anammox菌影響因素，對于快速和穩(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菌才會表現(xiàn)出較好的反應活性，提高反應器的運行效能。溫度在26～37°C之間變化時，氮去除速率在1.51～1.84kg/（m3•d），當溫度低于20°C時，反應器氮去除會快速下降，特別是當溫度低于15°C時，反應器氮去除速率下降至0.55kg/（m3•d），從而抑制Anammox反應。對其進行線性擬合發(fā)現(xiàn)，低于20°C時溫度與氮去除速率具有明顯的線性關系。

2.2pH對厭氧氨氧化的影響

在Anammox過程中，pH是一個非常重要的環(huán)境參數(shù)，它不僅能直接影響Anammox菌，還能通過影響氨和亞硝酸的有效性而間接影響反應活性，在多項研究中表明，pH對Anammox活性有重要的影響。pH值和有機物對Anammox反應器的影響顯著，在（20±1）°C下，Anammox反應的適pH值為6.7～8.5。當pH值＜6.7或＞8.5時，將導致游離氨（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。

2.3溶解氧對厭氧氨氧化的影響

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

2.4基質濃度對厭氧氨氧化的影響

Anammox反應是氨氮和亞硝酸鹽的生物反應，一般來說，亞硝酸鹽既是Anammox的*物質，同時也是Anammox的限制性基質，甚至是毒性物質。當亞硝酸鹽的含量超過一定限度后，亞硝酸鹽會抑制Anammox活性，影響正常的生長與代謝。

當處理人工配水時，在中低進水濃度下（NO2--N≤400mg/L），與改進式連續(xù)進水方式相比，宜采用一次性進水方式運行；在高進水濃度下（NO2--N≥400mg/L）改進式連續(xù)進水方式比一次性進水方式優(yōu)勢明顯。

2.5有機物對厭氧氨氧化的影響

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

3 厭氧氨氧化污水處理的應用

隨著對厭氧氨氧化技術研究的不斷深入, 已經(jīng)成功實現(xiàn)了多種污水處理的實際應用, 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域得以普及和使用。

但目前對于一些制藥、養(yǎng)殖等高氨氮的工業(yè)領域, 應用厭氧氨氧化技術進行污水處理仍較少, 這也是今后需要努力的方向。以下選取幾個較為典型的厭氧氨氧化污水處理的實際應用效果, 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。國外學者對亞硝化-厭氧氨氧化技術的多次優(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器, 并在Dokhaven污水處理廠正式投入使用。至此, 對污泥液采用厭氧氨氧化技術處理的工程逐漸在歐洲各國得以展開。

(2) 垃圾滲濾液處理

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

(3) 城市生活污水處理

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

城市生活污水中含有有機碳、磷酸鹽以及氨氮等眾多能量, 正符合自養(yǎng)型的脫氮技術的處理條件, 因而有望實現(xiàn)污水廠的能源自給。但是對于較低水溫 (8℃~15℃) 的城市來說, 尤其是冬季, 用厭氧氨氧化工藝進行城市污水處理仍是較大的挑戰(zhàn)。

雖然國外的相關學者 (如Lotti等)對于這方面已有了突破性研究, 對于中試 (4m, 19℃±1℃) 的階段性研究也有所進展, 有望實現(xiàn)污水處理廠的能源自給, 但在實際技術工程應用的過程中, 仍存在諸如低溫條件下如何提高菌性活體、如何實現(xiàn)全體擴增等問題, 需要在未來的研究發(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用。

(4) 畜禽養(yǎng)殖污水處理

該類污水的特點是COD濃度高、成分復雜且水質波動大, 還存在一定的有機氮。使用傳統(tǒng)的脫氮技術進行畜禽養(yǎng)殖污水處理時, 不僅能耗高, 還需要加補碳源, 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)技術沒有的優(yōu)勢, 有望成為處理該類廢水的備選工藝技術。

當前在對豬場廢水厭氧處理的研究中, 還存在著運行尚不穩(wěn)定的問題, 需要進一步優(yōu)化工藝, 找到消除影響厭氧氨氧化菌生長障礙的對策, 才能發(fā)揮其在畜禽養(yǎng)殖污水處理領域的效能。

4 結語

當前階段國內(nèi)對厭氧氨氧化工程運行的條件以及啟動的時間等方面的研究, 相對來說還不太夠, 需要在未來的實踐過程中進一步研究其影響因素, 以縮短啟動時間, 實現(xiàn)厭氧氨氧化污水處理技術的廣泛應用。

工藝選擇的主要技術經(jīng)濟指標包括：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、 運行性能可靠性、 管理維護難易程度、 總體環(huán)境效益等。

2

城市污水處理工藝應根據(jù)處理規(guī)模、 水質特征、 受納水體的環(huán)境功能 及當?shù)氐膶嶋H情況和要求， 經(jīng)全面技術經(jīng)濟比較后優(yōu)選確定。

3

應切合實際地確定污水進水水質， 優(yōu)化工藝設計參數(shù)， 對污水的現(xiàn)狀水質特征， 污染物構成必須進行詳細調(diào)查或測定， 作出合理的分析預測， 在水質構成復雜或特殊時， 應進行污水處理工藝的動態(tài)試驗， 必要時應開展中試研究。

4

積極審慎地采用新工藝， 對在國內(nèi)*應用的新工藝， 必須經(jīng)過中試 和生產(chǎn)性試驗， 提供可靠的設計參數(shù)后再進行應用。

5

同一個污水廠分期建設時， 各階段應盡量采用同一種工藝， 而且各階段的建設規(guī)模應盡量相同。

污水處理方法

現(xiàn)代污水處理方法主要分為物理處理法、 化學處理法、 物理化學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（包括油膜和油珠）， 在處理過程中不改變其化學性質。 常用的有過濾法、 沉淀法、 浮選法等。

（1） 過濾法：利用過濾介質截流污水中的懸浮物。 過濾介質有篩網(wǎng)、紗布、 粒物， 常用的過濾設備有格柵、 篩網(wǎng)、 微濾機等。

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

格柵板

這一步屬廢水的預處理， 其目的在于回收有用物質；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備的負荷；保護抽水機械， 以免受到顆粒物堵塞發(fā)生故障。 保護水泵和其他處理設備。 格柵截留的效果主要取決于污水水質和格柵空隙的大小。 清渣方法有人工與機械兩種。柵渣應及時清理和處理。

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)過濾裝置有轉鼓式、 旋轉式、 轉盤式、 固定式振動斜篩等。 不論何種結構，既要能截留污物，又便于卸料及清理篩面 。

2）粒狀介質過濾（又稱彤、濾、 驚料過濾）。 廢水通過粒狀濾料（如石英砂）床層時，其中細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。 常用的過濾介質有石英砂、 無煙煤和石榴石等。 在過濾過程中濾料同時對懸浮物進行物理截留、 沉降和吸附等作用。 過濾的效果取決于濾料孔徑的大小、 濾料層的厚度、 過濾速度及污水的性質等因素。

當廢水自上而下流過粒狀濾料層時，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越小，逐漸形成一層主要由被截留的團體顆粒構成的濾膜， 并由它起主要的過濾作用。 這種作用屬于阻力截留或篩濾作用。

廢水通過濾料層時，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，形成無數(shù)的小 “沉淀池”，懸浮物極易在此沉降下來。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，并進而吸附帶負電荷的膠土和多種有機物等膠體，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。 根據(jù)水中懸浮顆粒的濃度及絮凝特性（即彼此帖結聚團的能力）可分為四種：

1） 分離沉降（或自由沉降）。在沉淀過程中，顆粒之間互不聚合，單獨進行沉降。 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。 混凝沉淀的特點是在沉淀過程中，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量均會隨深度的增加而增大，其沉速也隨深度 而增加。

常用的無機混凝劑有硫酸鋁、 硫酸亞鐵、 三氯化鐵及聚合鋁；常用的有機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）。 當廢水中懸浮物含量較高時，顆粒間的距離較小，其間的聚合力能使其集合成為一個整體，并一同下沉，而顆粒相互間的位置不發(fā)生變動，因此澄清水和混水間有一明顯的分界面，逐漸向下移動，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。當懸浮液中的懸浮固體濃度很高時，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，進行得很緩慢。依據(jù)水中懸浮性物質的性質不同，設有沉砂池和沉淀池兩種設備。