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行业新闻

美国启动短程反硝化-Anammox规模化应用研究

美国EPA2020年9月启动部分反硝化-Anammox生产性规模项目的资助与课题研究,短程反硝化是彭永臻院士发现并提出的理论,是新的厌氧氨氧化的实现途径,目前在西安四污已经实现规模化应用!
 
课题题目:“当绕道成为捷径时:采用部分反硝化/厌氧氨氮作为主流脱氨和结合生物除磷的替代策略进行全面推广”,项目金额:$ 999,670;项目实施周期是2020年9月至2023年8月31号,3周年时间。
 
课题具体目标是通过提高厌氧氨氧化细菌(Anammox)在主流系统中的亚硝酸盐利用率,为快速去除氮过程的全面应用铺平道路。
 
基于部分反硝化(PDN)路线,不是通过洗出NOB(亚硝酸盐氧化细菌)的技术路径(传统短程硝化路径),而是通过PnDN过程将可能提供更可靠的亚硝酸盐来源,PnDN-Anammox技术路线可能是更有利于生产尺度上加速自养脱氮的实施和推进。
 
该项目的具体目标是通过增加主流系统中厌氧铵氧化细菌(厌氧氨)的亚硝酸盐利用率,为捷径氮去除工艺的全面应用铺平道路。基于部分反硝化(PdN)路线而非NOB(亚硝酸盐氧化细菌)淘汰路线开发的捷径N去除系统可能会提供更可靠的亚硝酸盐生产,并可能加速捷径N技术的全面实施。
 
部分反硝化/厌氧氨氧化(PdNA)技术涵盖了一系列准备水平。在该项目中将进一步探索的附加的生长抛光PdNA概念已经在中试测试和大规模处理厂中得到部分验证。HRSD大约在两年前就将其约克河处理厂的鉴定后过滤器转换为PdNA,这是主流厌氧菌氧化一定数量的进水氨的第一个真实的全面实例。基于在抛光移动床生物膜反应器(MBBR)工艺中试行PdNA的成功成果,HRSD James River工厂即将进行的全面营养升级将包括这项技术。该项目将通过设计和运行抛光PdNA工艺来解决未知的问题。
 
DCwater和哥伦比亚大学的实验室和中试研究已经验证了集成的PdNA应用,将厌氧氨氮纳入主要工厂的BNR工艺缺氧前或缺氧后区域,该项目已在概念上进行了验证,该项目将把这些概念迅速推广到全面应用。该项目还将评估生物P去除与PdNA快捷N去除的整合。
 
彭永臻院士:短程反硝化或是城市污水厌氧氨氧化的研究方向!
 
在“2019(第14届)水处理行业热点技术论坛”上举办了主题为“城镇污水处理行业的提质增效”和“城镇污水处理新技术发展方向”的圆桌对话环节上,中国工程院院士、城镇污水深度处理及资源化利用技术国家工程实验室主任、北京工业大学环境学科首席教授彭永臻等进行了多方面的讨论,提出了各自独到的见解。
 
彭永臻:首先我抛砖引玉,把近两年对城市污水处理脱氮技术的一些想法分享给大家。目前城市污水脱氮技术发展得很快,但主流厌氧氨氧化应用几乎还是零。厌氧氨氧化技术主要有3个特点:一是附着性,厌氧氨氧化技术中存在的颗粒污泥和填料使得悬浮污泥很难进行培养。二是该技术需要较高的温度,32℃最好,低温则不行。三是增殖速度非常慢。城市污水一般存在低氨氮、低温、大水量等特点,而正因为这三个理由,厌氧氨氧化技术在城市污水处理应用中受到了很大的阻碍。
 
但厌氧氨氧化技术也有其优势所在。目前主流城市污水脱氮技术存在一大难点,就是能耗高、消耗大。厌氧氨氧化可以把一半左右的氨氮氧化为亚硝酸根,然后在厌氧氨氧化作用下还原为氮气,这对于城市污水处理的节能是非常有利的。众所周知,新加坡的气温较高,很适用于厌氧氨氧化技术,但那里依旧有许多厌氧氨氧化技术工程被废弃,可见该技术在城市污水处理中推广难度之大。所以,将厌氧氨氧化技术彻底应用于城市污水处理之中还任重道远。
 
最后谈一下我们团队正在研究的短程反硝化技术,这个技术对于未来厌氧氨氧化技术的应用推广十分重要。短程反硝化是将硝酸盐还原为亚硝酸盐的过程,在污水处理中,短程反硝化过程可以缩短厌氧氨氧化反应时间,提高厌氧氨氧化的脱氮效率,同时减少有机碳源的需求。例如,A2O回流百分之百的污泥,内循环后就是百分之二百,在缺氧厌氧条件下去除1毫升的氨氮,将伴随去除1.32毫升的亚硝,亚硝把回流液中的硝酸氮还原为亚硝酸氮,这样一共就能去除近8毫升的总氮,非常可观。因此从这个意义上来说,短程反硝化有可能是今后城市污水厌氧氨氧化的研究重点。
 
短程反硝化+Anammox的知识点
 
厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation, Anammox):是在厌氧(实际为缺氧)条件下,以氨为电子供体,以亚硝酸盐为电子受体,将氨氧化成氮气,这比全程硝化(氨氧化为硝酸盐)节省60%以上的供氧量。以氨为电子供体还可节省传统生物脱氮工艺中所需的碳源。
 
以氨为电子供体还可节省传统生物脱氮工艺中所需的碳源。同时由于厌氧氨氧化菌细胞产率远低于反硝化菌,所以,厌氧氨氧化过程的污泥产量只有传统生物脱氮工艺中污泥产量的15%左右。
 
短程反硝化(partial denitrification):将NO3ˉ,还原为NO2ˉ而不是直接还原为N2。
 
短程反硝化氨氧化这一过程的必要条件和关键步骤是其中的短程反硝化,因为如果没有 NO2ˉ产生,就不可能发生厌氧氨氧化反应(简化为NH4*+NO2ˉ→N2+2H2O),而在缺氧池中,又不存在好氧条件及其短程硝化(NH4+至NO2ˉ)来产生NO2ˉ,因此,只能以污水中的有机物作为电子供体,通过短程反硝化将回流污泥和内回流硝化液中的NO3ˉ还原为NO2ˉ,同时利用来源于污水并过量存在于厌氧和缺氧池的NH4+,形成与促进部分Anammox反应过程。
 
注:美国消息来自水进展公众号,翻译来自谷歌翻译,环保工程师整理


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