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基于能源回收的城市污水厌氧氨氧化生物脱氮新工艺

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【中文关键词】 甲烷化  半亚硝化  厌氧氨氧化  CH回收  低碳  生活污水  新工艺    
【摘要】 采用"甲烷化+半亚硝化+厌氧氨氧化自养脱氮"新工艺,实现了生活污水能源质回收及氮素低碳化去除.
【部分正文预览】

结果表明,联合工艺出水NH4+-N≈0,NO2--N≤0.5 mg.L-1,NO3--N平均为3.6 mg.L-1,溶解性COD10 mg.L-1,去除率高达98%.其中采用升流式厌氧污泥固定床(UAFB)实现甲烷化,能去除80%以上的进水溶解性COD,甲烷平均日产气量为3.3 L,产气量与COD去除量之间的关系为0.3 L.g-1,39.2%的进水溶解性COD转化为CODCH4,只有6.52%转化为CODVFAs.采用序批式反应器(SBR)实现半亚硝化,亚硝化累积率达到97%,出水基本达到厌氧氨氧化进水基质配比(NH4+-N∶NO2--N=1∶1.13),半亚硝化的主要作用是转化NH4+-N,转化率为36.59%.厌氧氨氧化(ANAMMOX)反应器氨氮去除量、亚硝态氮去除量和硝态氮生成量之比为1∶1.18∶1.25,总氮容积去除负荷为0.62 kg.(m3.d)-1,对氮素去除的贡献率为56.91%,为氮素脱除的主导工艺环节.新工艺通过厌氧产甲烷实现能源质回收,并通过亚硝化-厌氧氨氧化实现自养脱氮,为现有城市污水处理厂工艺改造提供了一种新的思路和技术.

正文:

传统城市污水处理工艺通过好氧微生物代谢作用将污水中的有机物转化为二氧化碳.此工艺中好氧环境通过曝气作用来维持,因此需要消耗大量的能量;另一方面城市污水有机物含量丰富且总量大,污水中有机物可通过厌氧发酵产甲烷作用,将其转化为能源物质———甲烷[1,2],此工艺间接降低了污水厂通过厌氧发酵产甲烷作用产生的能量. 后来人们通过缺氧条件下,利用反硝化作用去除污水中的有机物. 该工艺一定程度上降低了曝气能耗,但还是没有改变有机物产甲烷量[3],大量的能源不能被有效地回收和利用.
半亚硝化-厌氧氨氧化技术被认为是可持续污水处理技术,应用半亚硝化-厌氧氨氧化处理城市污水,可以减少污泥产量,降低供氧能耗. 厌氧氨氧化菌的发现,使自养脱氮成为可能[6],应用厌氧氨氧化技术,可以将污水中的有机物尽可能多地用于产生能源性物质. 另一方面,某些研究表明有机物对厌氧氨氧化菌的活性有抑制作用[7],并且进水过多的有机物会引起厌氧氨氧化菌与异养反硝化菌对于底物的竞争作用[8]. 为了将厌氧氨氧化工艺更稳定地应用于城市污水处理工程,需要设置COD 预处理工艺. 如果有适合的后处理方法相配合,厌氧生物处理技术可以成为分散型生活污水处理模式的重要手段[9, 10]. 因此,笔者提出将厌氧生物处理系统作为厌氧氨氧化的预处理工艺,预处理系统的设置不仅可以去除厌氧氨氧化的潜在抑制因子,还能将污水中的能源以气体形式回收并加以利用.
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