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荷兰低温厌氧氨氧化污水处理技术概述

  来源:北极星水处理网 | 发布时间:2019-02-26

  北斗智库环保管家网讯荷兰历时三年的低温主流厌氧氨氧化中试,最后结果如何了?
 
  在过去十多年里,厌氧氨氧化工艺已被证实可以在相对温暖的温度下处理高浓度的氨氮废水(30-35℃,>1000 NH4-N mg/L)。同时,世界各地的污水厂和研究机构也在探索将该工艺用于处理低温低氨氮浓度的市政污水的可能性。
 
  荷兰水应用研究基金会STOWA、荷兰Paques,荷兰水委会Waterschap Hollandse Delta在2013年至2016年期间,在欧盟Life+的资助下,联合开展了一个名为CENIRELTA的项目,目标是研究低成本的低温主流厌氧氨氧化技术的可行性。2017年,STOWA在其官网上发布了一份87页的以荷兰语编写的结题报告。小编将带大家介绍一下该项目的概况。
 
  CENIRELTA-低温主流脱氮技术报告
 
  CENIRELTA即低温厌氧氨氧化菌的低成本污水脱氮处理。它其实是2012年的可行性研究的后续项目:当时上述的几个机构在荷兰鹿特丹的Dokhaven污水厂进行了小试,并通过了初步的验证。在这基础上,他们进行CENIRELTA这个中试示范项目,并想借助这个项目向荷兰其他水委会传播交流主流厌氧氨氧化工艺。
 
  Dokhaven污水厂概况
 
  Dokhaven地下污水厂位于鹿特丹市中心新马斯河畔(Nieuw Maas),距离中心火车站只有4公里。该厂污水处理采用AB工艺,主流段产生的污泥输送到600米外的Sluisjesdijk污泥处理厂进行厌氧消化,生成的沼气用于热电联产(CHP),消化液采用了Paques公司的SHARON+ANAMMOX工艺进行自养脱氮。污水厂的处理能力约为560000人口当量。
 
  尽管该污水厂一直对脱氮工艺进行优化,但总的去除率一直在60%左右徘徊,出水总氮的年平均值为15-20mg/L,但荷兰要求其标准要低于10mg/L。水委会Hollandse Delta的内部评估显示,由于该污水厂的空间限制(地下式污水厂),传统的技术无法满足日后的出水标准。在这样的背景之下,他们选择了主流厌氧氨氧化作为重点的考察对象。
 
  Anammox原理
 
  厌氧氨氧化的发生进程主要分为两大步:“第一个过程是部分亚硝化(Partial Nitritation),在这个过程中只有大约55%的氨氮需要转化为亚硝酸盐氮;第二个过程是厌氧氨氧化(Anammox),氨氮在厌氧条件下,被亚硝酸氮作为电子受体,氧化成氮气。因此它也被称作PN/A工艺。
 
  在这过程中,大约89%的无机氮都将被转化产生氮气,另外11%的无机氮被转化为硝酸盐氮,与传统硝化反硝化工艺相比,厌氧氨氧化工艺有着巨大的技术优势,其曝气能耗只有传统工艺的55-60%;该工艺几乎无需碳源,如果为了去除硝酸盐产物需要在厌氧氨氧化过程中投加碳源,其投加量也比传统工艺中碳源投加量降低90%;厌氧氨氧化工艺可以减少45%碱度消耗量。同时,厌氧氨氧化工艺的污泥产量也远低于传统脱氮工艺,这将显著降低剩余污泥的处理和处置成本。
 
  经过十多年的发展,截止到2014年,全球已经有超过100座厌氧氨氧化工程,其中75%应用于城市污水处理厂。但这些工程主要用于污泥消化液的高温高浓度氨氮废水处理(35 ℃,NH4-N> 1.000 mg/L),而Dokhaven污水厂被认为是世界首个侧流anammox的工程应用。
 
  如今工程界都将目光投到主流厌氧氨氧化上。市政污水的氨氮浓度约为15-50mg/L,水温为8-25℃。面对这样的条件,anammox菌的活性一般会下降。在主流污水处理系统中为anammox菌创造合适的生存条件是目前需要解决的挑战,包括了anammox和AOB菌的富集,以及NOB菌的抑制等。
 
  运行简介
 
  CENIRELTA项目组在Dokhaven污水厂里搭建了一个4m3的中式反应器,进料是该污水厂的A段出水。这套反应系统的关键在于那些所谓的颗粒活性污泥,它们里边富含AOB菌和Anammox菌,两者共同作用实现污水脱氮。这种平行对照的方式可以更好地和现有工艺作对比。整个系统总运行时间为3年半。
 
  结果评估
 
  CENIRELTA是荷兰有一个公私合营创新项目的典范:Hollandse Delta水委会参与投资、研发,并为技术的工程化提供了一个实践平台;Paques是技术开发和供应商,目标是帮助该技术实现商业应用;和STOWA则为项目分享来自其他水委会的经验,也帮助创新技术的传播;另外代尔夫特理工大学(TU Delft)为项目提供理论支持和小试研究的实验室设备支持。小编在此前的《主流厌氧氨氧化发展史:污水生物脱氮3.0时代何时到来?》提到TU Delft的Maaike Hoekstra博士的毕业论文,其实就是这个项目的成果之一。
 
  下表是项目的成果一览。报告显示,CENIRELTA在脱氮、能耗和成本上都显示了优势,尤其是它确实比现有技术更加便宜和更具可持续发展性,但目前而言低温厌氧氨氧化的长期稳定性还不能让人满意。
 
  未来展望
 
  尽管出很多喜人的潜力,但另一方面,CENIRELTA无法展示出长期运行足够的稳定性,因此在短期不会应用到Dokhaven污水厂。有很多问题尚待解决,例如:a)降低A段出水水质的干扰;b)异养菌种的影响;c)反应器的设计。
 
  基于积极的经济分析和经验证的脱氮效率,Paques公司计划在未来几年在其欧洲以外的地区继续该技术的研发工作。在获得更多经验之后,他们希望能重回欧洲开展新的项目,因为目前主流厌氧氨氧化似乎在温暖地区更容易实现,而且进水也最好不要受到强烈降雨的影响(稀释),因此一些雨污分流的地区是理想的选择。
 
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关键词: 污水厂   厌氧氨氧化   环保技术   环保管家  

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