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                行業新聞

                美國啟動短程反硝化-Anammox規模化應用研究

                美國EPA2020年9月啟動部分反硝化-Anammox生產性規模項目的資助與課題研究,短程反硝化是彭永臻院士發現并提出的理論,是新的厭氧氨氧化的實現途徑,目前在西安四污已經實現規模化應用!
                 
                課題題目:“當繞道成為捷徑時:采用部分反硝化/厭氧氨氮作為主流脫氨和結合生物除磷的替代策略進行全面推廣”,項目金額:$ 999,670;項目實施周期是2020年9月至2023年8月31號,3周年時間。
                 
                課題具體目標是通過提高厭氧氨氧化細菌(Anammox)在主流系統中的亞硝酸鹽利用率,為快速去除氮過程的全面應用鋪平道路。
                 
                基于部分反硝化(PDN)路線,不是通過洗出NOB(亞硝酸鹽氧化細菌)的技術路徑(傳統短程硝化路徑),而是通過PnDN過程將可能提供更可靠的亞硝酸鹽來源,PnDN-Anammox技術路線可能是更有利于生產尺度上加速自養脫氮的實施和推進。
                 
                該項目的具體目標是通過增加主流系統中厭氧銨氧化細菌(厭氧氨)的亞硝酸鹽利用率,為捷徑氮去除工藝的全面應用鋪平道路。基于部分反硝化(PdN)路線而非NOB(亞硝酸鹽氧化細菌)淘汰路線開發的捷徑N去除系統可能會提供更可靠的亞硝酸鹽生產,并可能加速捷徑N技術的全面實施。
                 
                部分反硝化/厭氧氨氧化(PdNA)技術涵蓋了一系列準備水平。在該項目中將進一步探索的附加的生長拋光PdNA概念已經在中試測試和大規模處理廠中得到部分驗證。HRSD大約在兩年前就將其約克河處理廠的鑒定后過濾器轉換為PdNA,這是主流厭氧菌氧化一定數量的進水氨的第一個真實的全面實例。基于在拋光移動床生物膜反應器(MBBR)工藝中試行PdNA的成功成果,HRSD James River工廠即將進行的全面營養升級將包括這項技術。該項目將通過設計和運行拋光PdNA工藝來解決未知的問題。
                 
                DCwater和哥倫比亞大學的實驗室和中試研究已經驗證了集成的PdNA應用,將厭氧氨氮納入主要工廠的BNR工藝缺氧前或缺氧后區域,該項目已在概念上進行了驗證,該項目將把這些概念迅速推廣到全面應用。該項目還將評估生物P去除與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厭氧氨氧化的研究方向!
                 
                在“2019(第14屆)水處理行業熱點技術論壇”上舉辦了主題為“城鎮污水處理行業的提質增效”和“城鎮污水處理新技術發展方向”的圓桌對話環節上,中國工程院院士、城鎮污水深度處理及資源化利用技術國家工程實驗室主任、北京工業大學環境學科首席教授彭永臻等進行了多方面的討論,提出了各自獨到的見解。
                 
                彭永臻:首先我拋磚引玉,把近兩年對城市污水處理脫氮技術的一些想法分享給大家。目前城市污水脫氮技術發展得很快,但主流厭氧氨氧化應用幾乎還是零。厭氧氨氧化技術主要有3個特點:一是附著性,厭氧氨氧化技術中存在的顆粒污泥和填料使得懸浮污泥很難進行培養。二是該技術需要較高的溫度,32℃最好,低溫則不行。三是增殖速度非常慢。城市污水一般存在低氨氮、低溫、大水量等特點,而正因為這三個理由,厭氧氨氧化技術在城市污水處理應用中受到了很大的阻礙。
                 
                但厭氧氨氧化技術也有其優勢所在。目前主流城市污水脫氮技術存在一大難點,就是能耗高、消耗大。厭氧氨氧化可以把一半左右的氨氮氧化為亞硝酸根,然后在厭氧氨氧化作用下還原為氮氣,這對于城市污水處理的節能是非常有利的。眾所周知,新加坡的氣溫較高,很適用于厭氧氨氧化技術,但那里依舊有許多厭氧氨氧化技術工程被廢棄,可見該技術在城市污水處理中推廣難度之大。所以,將厭氧氨氧化技術徹底應用于城市污水處理之中還任重道遠。
                 
                最后談一下我們團隊正在研究的短程反硝化技術,這個技術對于未來厭氧氨氧化技術的應用推廣十分重要。短程反硝化是將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽的過程,在污水處理中,短程反硝化過程可以縮短厭氧氨氧化反應時間,提高厭氧氨氧化的脫氮效率,同時減少有機碳源的需求。例如,A2O回流百分之百的污泥,內循環后就是百分之二百,在缺氧厭氧條件下去除1毫升的氨氮,將伴隨去除1.32毫升的亞硝,亞硝把回流液中的硝酸氮還原為亞硝酸氮,這樣一共就能去除近8毫升的總氮,非常可觀。因此從這個意義上來說,短程反硝化有可能是今后城市污水厭氧氨氧化的研究重點。
                 
                短程反硝化+Anammox的知識點
                 
                厭氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation, Anammox):是在厭氧(實際為缺氧)條件下,以氨為電子供體,以亞硝酸鹽為電子受體,將氨氧化成氮氣,這比全程硝化(氨氧化為硝酸鹽)節省60%以上的供氧量。以氨為電子供體還可節省傳統生物脫氮工藝中所需的碳源。
                 
                以氨為電子供體還可節省傳統生物脫氮工藝中所需的碳源。同時由于厭氧氨氧化菌細胞產率遠低于反硝化菌,所以,厭氧氨氧化過程的污泥產量只有傳統生物脫氮工藝中污泥產量的15%左右。
                 
                短程反硝化(partial denitrification):將NO3ˉ,還原為NO2ˉ而不是直接還原為N2。
                 
                短程反硝化氨氧化這一過程的必要條件和關鍵步驟是其中的短程反硝化,因為如果沒有 NO2ˉ產生,就不可能發生厭氧氨氧化反應(簡化為NH4*+NO2ˉ→N2+2H2O),而在缺氧池中,又不存在好氧條件及其短程硝化(NH4+至NO2ˉ)來產生NO2ˉ,因此,只能以污水中的有機物作為電子供體,通過短程反硝化將回流污泥和內回流硝化液中的NO3ˉ還原為NO2ˉ,同時利用來源于污水并過量存在于厭氧和缺氧池的NH4+,形成與促進部分Anammox反應過程。
                 
                注:美國消息來自水進展公眾號,翻譯來自谷歌翻譯,環保工程師整理


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