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        1. 0631-5626739

          總氮去除技術

          總氮去除技術及BIO-ANAMMOX、BIO-ANS反應器

          1.厭氧氨氧化工藝(ANAMMOX)                                                           

          ANAMMOX是由荷蘭Delft大學在20世紀90年代開發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-轉變成N2的生物氧化過程。

           在缺氧條件下氨氧化菌可以利用NH4+或NH2OH作為電子供體將NO3-或NO2-還原,NH2OH、NH2NH2、NO和N2O等為重要的中間產物。氨氧化菌在厭氧條件下,利用CO2作碳源,無需外加有機碳源、無需供氧,發生的反應為:

             該反應以NH4+作電子供體,NO3-或NO2-為電子受體,將水體中的氮轉變成N2。厭氧氨氧化過程是在自養菌作用下完成,這種自養菌生成速度慢,泥齡長,但產生的剩余污泥量較少。厭氧氨氧化總的化學計量方程式:

          厭氧氨氧化的代謝途徑:

          NH4+與羥胺氧化成聯胺,聯胺經過兩次脫氫氧化(2、3),最終

          生成N2。生成的聯胺與NO2-反應生成羥胺。

          2.BIO-ANAMMOX反應器                                                                

             百克公司經與合作伙伴經過2年的研發,將SHARON和ANAMMOX有機整合到一個反應器中,即BIO-ANAMMOX反應器,該反應器下部由進水布水器和射流混合曝氣器組成,中部為反應區,上部位固液分離模塊,該反應器獲國家發明專利:ZL 2014 1 0416646.8

             BIO-ANAMMOX反應器的操作要點是調節反應器供氧量,控制反應器污泥齡,使NH4+50%被消化為N02-,生成的N02-與剩余50%NH4+在缺氧條件下發生生化反應,產生N2。

          3.硫鐵耦合濾料BIO-ANS反應器

          硫自養反硝化是指在缺氧或厭氧條件下,某些光能營養型、無機化能營養型的硫氧化細菌,可利用還原態硫(S2-,S0,SO32-,S4O62-,S2O32-等)作為電子供體,以NO3–N為電子受體,同時通過氧化還原態硫獲取能量,將NO3–N還原為氮氣的過程。脫氮硫桿菌是一種專性自養和兼性厭氧型細菌。在好氧條件下可以將硫單質和硫化物氧化為硫酸鹽。在厭氧條件下,利用硝酸鹽作為電子受體,可以進行自養反硝化。由于該菌株有脫硫反硝化的特性,近年來越來越多的研究利用脫氮硫桿菌來抑制微生物腐蝕、從工業廢氣或者天然氣中去除硫化氫(H2S)氣體,去除受污染水體中的硝酸鹽和廢水同步脫氮除硫處理等應用。

          鐵自養反硝化脫氮菌可以利用單質鐵或二價鐵為電子供體來進行反硝化反應,在厭氧的條件下,硝酸根代替氧氣成為電子受體,硝酸根氮被還原為氮氣。鐵的自養反硝化是一個比較復雜的過程,大致可分為兩個階段:一是鐵腐蝕析氨,二是反硝化。第一階段的反應式如下:Fe0+2H2O→H2+Fe2++2OH-

          鐵腐蝕產生的氫氣可被反硝化還原菌所利用,將硝酸鹽還原為氮氣,反應方程式如式1-8所示。零價鐵在一定條件可以式與硝酸鹽直接發生化學還原反應,將硝酸鹽過還原為氨氮,其反應式為:

          2NO3--+5H2→N2+4H2O+2OH-

          4Fe0+NO3-+7H2O→4Fe2++NH4++10OH-

          鐵與硝酸鹽的生物反硝化過程的總反應式為:

          5Fe0+2NO3-+6H2O→5Fe2++N2+12OH-

          可知在鐵、硝酸鹽、反硝化細菌共存的條件下,鐵與硝酸鹽優先進行生物反硝化過程。

          采用單質硫及鐵復合礦物作為濾料。復合濾料除具備截留懸浮污染物功能也作為緩釋型電子供體驅動,其附著的自養反硝化細菌而實現脫氮。選用的復合濾料中包括在反硝化過程中能夠產酸和產堿的兩大類型,并通過復合比例的優化設計能夠使得反硝化脫氮過程中pH值始終保持在中性范圍,從而獲得較高脫氮速率,并滿足出水pH值指標的要求。根據上述原理,采用菱鐵礦作為固體緩釋型電子供體。通過復合比例的優化設計達到脫氮過程中pH值始終保持在中性范圍。通過濾料材質的選配,將Fe自養反硝化(產堿電子供體)過程和S自養反硝化(產酸電子供體)過程結合,Fe自養反硝化分擔S自養反硝化的負荷,進而降低系統硫酸根生成量,同時產生氫氧根可以為S自養反硝化過程提高堿度,系統內酸堿平衡,無需外加堿度;將Fe自養反硝化(產堿電子供體)過程和S自養反硝化(產酸電子供體)過程結合促進二價鐵的溶出,遏制硫酸鹽生成,從而提高濾池負荷。

          技術特點

          n 硫(硫鐵耦合)自養反硝化成本低廉,無需外加碳源,污泥產率低,是一種應用前途廣泛的新型脫氮工藝;

          n 硫鐵耦合自養反硝化:硫自養反硝化細菌以硫磺為電子供體, 將水中的硝酸根還原為氮氣,去除水中的硝氮;單質鐵、化合態鐵(黃鐵礦、磁黃鐵礦、菱鐵礦)提供無機碳源支持自養反硝化反應進行, 并同時釋放出鐵離子化學除磷, 從而實現同步脫氮除磷。

          n 硫(硫鐵耦合)自養反硝化工藝去除硝酸鹽時,硝酸鹽濃度應低于30gNO3-N/L,如大于30gNO3-N/L可采用回流稀釋。

          n 通過添加其他物質如Ca2+、鐵鹽等物質可以降低硫酸鹽濃度,增加硝酸鹽去除量,同時能去除一定磷酸鹽,達到除磷脫氮目的。

           

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