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总氮去除技术

  来源:www.whbioclear.com

总氮去除技术及BIO-ANAMMOX、BIO-ANS反应器

1.厌氧氨氧化工艺(ANAMMOX)                                                           

ANAMMOX是由荷兰Delft大学在20世纪90年代开发的一种新型脱氮工艺。指在厌氧条件下,微生物直接以NH4+为电子供体,以NO3-或NO2-为电子受体,将NH4+、NO3-或NO2-转变成N2的生物氧化过程。

 在缺氧条件下氨氧化菌可以利用NH4+或NH2OH作为电子供体将NO3-或NO2-还原,NH2OH、NH2NH2、NO和N2O等为重要的中间产物。氨氧化菌在厌氧条件下,利用CO2作碳源,无需外加有机碳源、无需供氧,发生的反应为:

   该反应以NH4+作电子供体,NO3-或NO2-为电子受体,将水体中的氮转变成N2。厌氧氨氧化过程是在自养菌作用下完成,这种自养菌生成速度慢,泥龄长,但产生的剩余污泥量较少。厌氧氨氧化总的化学计量方程式:

厌氧氨氧化的代谢途径:

NH4+与羟胺氧化成联胺,联胺经过两次脱氢氧化(2、3),最终

生成N2。生成的联胺与NO2-反应生成羟胺。

2.BIO-ANAMMOX反应器                                                                

   百克公司经与合作伙伴经过2年的研发,将SHARON和ANAMMOX有机整合到一个反应器中,即BIO-ANAMMOX反应器,该反应器下部由进水布水器和射流混合曝气器组成,中部为反应区,上部位固液分离模块,该反应器获国家发明专利:ZL 2014 1 0416646.8

   BIO-ANAMMOX反应器的操作要点是调节反应器供氧量,控制反应器污泥龄,使NH4+50%被消化为N02-,生成的N02-与剩余50%NH4+在缺氧条件下发生生化反应,产生N2。

3.硫铁耦合滤料BIO-ANS反应器

硫自养反硝化是指在缺氧或厌氧条件下,某些光能营养型、无机化能营养型的硫氧化细菌,可利用还原态硫(S2-,S0,SO32-,S4O62-,S2O32-等)作为电子供体,以NO3–N为电子受体,同时通过氧化还原态硫获取能量,将NO3–N还原为氮气的过程。脱氮硫杆菌是一种专性自养和兼性厌氧型细菌。在好氧条件下可以将硫单质和硫化物氧化为硫酸盐。在厌氧条件下,利用硝酸盐作为电子受体,可以进行自养反硝化。由于该菌株有脱硫反硝化的特性,近年来越来越多的研究利用脱氮硫杆菌来抑制微生物腐蚀、从工业废气或者天然气中去除硫化氢(H2S)气体,去除受污染水体中的硝酸盐和废水同步脱氮除硫处理等应用。

铁自养反硝化脱氮菌可以利用单质铁或二价铁为电子供体来进行反硝化反应,在厌氧的条件下,硝酸根代替氧气成为电子受体,硝酸根氮被还原为氮气。铁的自养反硝化是一个比较复杂的过程,大致可分为两个阶段:一是铁腐蚀析氨,二是反硝化。第一阶段的反应式如下:Fe0+2H2O→H2+Fe2++2OH-

铁腐蚀产生的氢气可被反硝化还原菌所利用,将硝酸盐还原为氮气,反应方程式如式1-8所示。零价铁在一定条件可以式与硝酸盐直接发生化学还原反应,将硝酸盐过还原为氨氮,其反应式为:

2NO3--+5H2→N2+4H2O+2OH-

4Fe0+NO3-+7H2O→4Fe2++NH4++10OH-

铁与硝酸盐的生物反硝化过程的总反应式为:

5Fe0+2NO3-+6H2O→5Fe2++N2+12OH-

可知在铁、硝酸盐、反硝化细菌共存的条件下,铁与硝酸盐优先进行生物反硝化过程。

采用单质硫及铁复合矿物作为滤料。复合滤料除具备截留悬浮污染物功能也作为缓释型电子供体驱动,其附着的自养反硝化细菌而实现脱氮。选用的复合滤料中包括在反硝化过程中能够产酸和产碱的两大类型,并通过复合比例的优化设计能够使得反硝化脱氮过程中pH值始终保持在中性范围,从而获得较高脱氮速率,并满足出水pH值指标的要求。根据上述原理,采用菱铁矿作为固体缓释型电子供体。通过复合比例的优化设计达到脱氮过程中pH值始终保持在中性范围。通过滤料材质的选配,将Fe自养反硝化(产碱电子供体)过程和S自养反硝化(产酸电子供体)过程结合,Fe自养反硝化分担S自养反硝化的负荷,进而降低系统硫酸根生成量,同时产生氢氧根可以为S自养反硝化过程提高碱度,系统内酸碱平衡,无需外加碱度;将Fe自养反硝化(产碱电子供体)过程和S自养反硝化(产酸电子供体)过程结合促进二价铁的溶出,遏制硫酸盐生成,从而提高滤池负荷。

技术特点

n 硫(硫铁耦合)自养反硝化成本低廉,无需外加碳源,污泥产率低,是一种应用前途广泛的新型脱氮工艺;

n 硫铁耦合自养反硝化:硫自养反硝化细菌以硫磺为电子供体, 将水中的硝酸根还原为氮气,去除水中的硝氮;单质铁、化合态铁(黄铁矿、磁黄铁矿、菱铁矿)提供无机碳源支持自养反硝化反应进行, 并同时释放出铁离子化学除磷, 从而实现同步脱氮除磷。

n 硫(硫铁耦合)自养反硝化工艺去除硝酸盐时,硝酸盐浓度应低于30gNO3-N/L,如大于30gNO3-N/L可采用回流稀释。

n 通过添加其他物质如Ca2+、铁盐等物质可以降低硫酸盐浓度,增加硝酸盐去除量,同时能去除一定磷酸盐,达到除磷脱氮目的。

 

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