厭氧氨氧化技術(shù)在水處理應用中的知識分享

趙立功(上海敏慎環(huán)保)：該公司代理荷蘭技術(shù)，基于厭氧氨氧化的高效脫氮新工藝-NAS技術(shù)(anammoxinactivesludge)，新活性污泥法。

周保昌(南京瑞潔特)：紅菌是否是業(yè)內(nèi)對厭氧氨氧化菌的俗稱。

趙立功(上海敏慎環(huán)保)：2014年是“活性污泥法”誕辰100周年，很多國際機構(gòu)舉行了盛大的慶典，“活性污泥法”至今仍是污水處理系統(tǒng)的“中流砥柱”，但也存在很多問題：首先，污水處理行業(yè)作為“綠色家族”的天生一員，卻與可持續(xù)發(fā)展理念漸行漸遠。

以高能耗為代價實現(xiàn)的污染物削減與減排，形成了“減排污染物、增排溫室氣體”的尷尬局面。其次，在城市污水處理發(fā)展過程中，缺乏滿足社會、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的水質(zhì)標準。采用簡單“一刀切”的方法處理地域不同和經(jīng)濟發(fā)展不平衡等重大差異性問題，不利于生態(tài)敏感地區(qū)的水質(zhì)保護以及缺水地區(qū)的水資源問題的根本解決，在環(huán)境保護的天平上失去了應用的分量。

最后，在實踐中，缺乏對人與自然和諧共處的思考與追求。主要表現(xiàn)在以下方面：一是污水處理廠產(chǎn)生的污泥與自然環(huán)境不和諧;二是污水處理廠與周邊的社會環(huán)境不和諧。

許貴博(威立雅工業(yè)水處理)：能耗是個問題。

周保昌(南京瑞潔特)：是否在實際工程中，已經(jīng)明確了在厭氧環(huán)境下，微生物直接以NH4+做電子供體，以NO2-為電子受體，將NH4+或NO2-轉(zhuǎn)變成N2的生物氧化過程。

趙立功(上海敏慎環(huán)保)：是的

倪巍(碧州環(huán)保)：傳統(tǒng)低氨氮不明顯，高氨氮非常明顯。

趙立功(上海敏慎環(huán)保)：采用新理念設計的污水處理廠應該是這樣的：1.使出水水質(zhì)滿足水環(huán)境變化和水資源可持續(xù)循環(huán)利用的需要;2.大幅提高污水處理廠能源自給率，在有適度外源有機廢物協(xié)同處理的情況下，做到零能耗。3.追求物質(zhì)合理循環(huán)，減少對外部化學品的依賴與消耗。4.建設感官舒適、建筑和諧、環(huán)境互通、社區(qū)友好的污水處理廠。

提及以上內(nèi)容，主要我公司的核心技術(shù)是生物系統(tǒng)工程，厭氧氨氧化是其中一部分。如下圖：

在這個工藝中，真正實現(xiàn)了“低碳、節(jié)能、資源化”的目標，廢水中的有機物采用厭氧的方式，可以實現(xiàn)沼氣資源化、而且運行費用低廉。廢水厭氧工藝后，可以選擇磷回收的方式，來回收“磷、氮”資源。剩余的氨氮，采用節(jié)能的厭氧氨氧化，以達到去除的目的。整個工藝污泥產(chǎn)量少，還可產(chǎn)生沼氣、磷肥等資源。

葉豐(寧波環(huán)科院)：藍色工廠。

趙立功(上海敏慎環(huán)保)：藍色工廠的概念挺好。在資源化的基礎上，才能魚和熊掌兼得。

劉家兄弟：磷以后會稀缺，很有收集前途。

袁征(圣源碧澄環(huán)保)：應該是在達標的前提下，資源化的利用，并且把能耗降低。

趙立功(上海敏慎環(huán)保)：我們碰到一個做發(fā)酵的企業(yè)，其廢水COD在5000mg/L左右，磷含量100mg/L，氨氮在800-1200mg/L。該股廢水我們提出的思路是：厭氧-磷回收-厭氧氨氧化-出水回用。其實都是比較簡單的技術(shù)，關(guān)鍵是否有資源化的理念。

周保昌(南京瑞潔特)：充分利用廢水中的資源。

以上的交流前奏，讓在線的160多環(huán)保環(huán)保專家迫不及待的要求來點猛一點的料，交流關(guān)鍵厭氧氨氧化技術(shù)。

周保昌(南京瑞潔特)：對于碳氮不平衡廢水，采用厭氧氨氧化技術(shù)是一種革新，期待一些關(guān)鍵內(nèi)容。

冀世鋒(上海海洋大學)：關(guān)鍵就是厭氧氨氧化工程化難度大。

趙立功(上海敏慎環(huán)保)：厭氧氨氧化，目前在國際上比較成熟的工藝是OLAND和SHARON-ANAMMOX工藝。

周保昌(南京瑞潔特)：OLAND工藝是基于亞硝酸型硝化-厭氧氨氧化脫氮技術(shù)而開發(fā)的生物脫氮新工藝.該工藝首先采用限制溶解氧濃度實現(xiàn)氨氮的部分亞硝化并實現(xiàn)亞硝酸鹽氮的濃度積累,接著進行厭氧氨氧化反應,從而達到去除含氮污染物的目的.與傳統(tǒng)生物脫氮工藝相比,該工藝具有耗氧量少、污泥產(chǎn)量少、不需外加碳源等優(yōu)點。

SHARON-ANAMMOX工藝(部分亞硝化厭氧氨氧化脫氮工藝即Sharon-anammox,簡稱SH-A工藝)節(jié)能型污水生物脫氮技術(shù)的核心是通過專屬微生物的生化反應來高效分解污水中的有機物、氨氮等污染物質(zhì)，是一種兼有高效脫碳除氮功能的復合型生物處理先進工藝。與傳統(tǒng)的A/O工藝相比，該工藝具有以下優(yōu)點：

1.投資節(jié)省。由于SH-A節(jié)能型污水生物脫氮新技術(shù)取消了硝化液回流池，縮短了處理工藝流程，減少了工藝處理單元及構(gòu)筑物數(shù)量，縮小了構(gòu)筑物體積，節(jié)省了構(gòu)筑物及附屬設施的建筑量，與同樣處理規(guī)模的A/O或A2O工藝污水處理系統(tǒng)相比，可減少基建投資30%以上。

2.運行成本低。本專利技術(shù)脫氮效果與硝化液回流比、原水中的C/N比無關(guān)，無需外加碳源，減少了投堿量，節(jié)省了藥劑消耗量，不但降低了運行成本，也避免了藥劑的二次污染;由于不需硝化液的回流，大大節(jié)省了動力消耗，降低了運行成本。與同樣處理規(guī)模的A/O或A2O工藝污水處理系統(tǒng)相比，可節(jié)省運行成本25%以上。

3.處理效率高。采用SH-A節(jié)能型污水生物脫氮新技術(shù)對污水進行處理后，出水CODcr<100mg/L，NH3<15mg/L，酚和氰化物均低于0.5mg/L，總氮脫除率在80%以上，達到國家<<污水綜合排放標準>>(GB8978-1996)的一級標準要求。

4.廢水可回用。經(jīng)過本工藝技術(shù)處理后的焦化污水能夠達到相應的回用水標準，可用于熄焦，若經(jīng)進一步深度處理可使焦化污水中的CODcr<15mg/L，可回用于廠內(nèi)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，達到節(jié)約水資源、清潔生產(chǎn)、保護環(huán)境的目的。

趙立功(上海敏慎環(huán)保)：OLAND工藝的關(guān)鍵是污泥的顆粒化。厭氧氨氧化細菌是一個菌屬，而OLAND工藝要實現(xiàn)在一個反應器中控制溶解氧，來實現(xiàn)同步亞硝化和厭氧氨氧化。不管什么工藝，都需要把水中的50%左右的氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸氮。

第二步是剩余的氨氮和亞硝酸氨反生生產(chǎn)氮氣，以氣態(tài)去除，到達廢水中去除氨氮和總氮的目的。如果在一個反應器中，這2種反應同時發(fā)生，就需要污泥的顆�；�，外部的是亞硝酸菌，內(nèi)部是厭氧氨氧化菌。我所見的工程，應該該技術(shù)大部分是進水氨氮波動不大、發(fā)酵廢水項目。

leaderman:我們有在臺灣厭氧氨氧化案例。如圖：

甘琦(陸博新材料)：MBBR技術(shù)應該也可以實現(xiàn)。

倪巍(碧州環(huán)保)：SBR、MBBR，顆�；�都有工程案例。

趙立功(上海敏慎環(huán)保)：還有另外一種工藝，就是亞硝酸化和厭氧氨氧化過程在獨立的反應池內(nèi)，實現(xiàn)亞硝酸化和厭氧氨氧化。我們目前在國內(nèi)一個合成皮革廢水上，應用了NAS工藝。

葉豐(寧波環(huán)科院)：厭氧氨氧化實現(xiàn)的關(guān)鍵點是什么?工程化最大的限制因素是什么?

趙立功(上海敏慎環(huán)保)：目前，限制厭氧氨氧化的技術(shù)應用，主要是菌種。

倪巍(碧州環(huán)保)：進水條件、原水水質(zhì)決定是否可以用ANAMMOX工藝。

趙立功(上海敏慎環(huán)保)：厭氧氨氧化菌的時代周期太長，培養(yǎng)難度不大，但增值慢。

leaderman：

趙立功(上海敏慎環(huán)保)：目前我們的菌種均從國外運過來，基本接種50%左右，初步實現(xiàn)廢水的氨氮達標，然后再控制總氮的達標。

葉豐(寧波環(huán)科院)：現(xiàn)場制約的因素最大的是進水負荷波動?還是反應工藝參數(shù)的控制?

冀世鋒(上海海洋大學)：合成革廢水COD會比較高，COD對菌種培養(yǎng)有限制沒?

倪巍(碧州環(huán)境)：回答了冀世鋒的問題，有影響。

趙立功(上海敏慎環(huán)保)：厭氧氨氧化菌只要控制好條件，不需要補充，而且還可以增值。目前我們和客戶談的系統(tǒng)穩(wěn)定后，我們代銷污泥。

以前很多污水處理廠污泥需要處理，現(xiàn)在NAS系統(tǒng)污泥可以銷售。

leaderman：

冀世鋒(上海海洋大學)：BOD影響厭氧氨氧化大嗎?如何消除異氧菌的競爭。

趙立功(上海敏慎環(huán)保)：思路是這樣的，先用厭氧將COD去除，然后在厭氧氨氧化。

周建民(康潔水務)：厭氧氨氧化細菌時代周期比較長，所以我認為應該盡量提高實際泥齡，為了使厭氧氨氧化細菌能優(yōu)勢生長，控制易降解有機物的量也是關(guān)鍵。在合成革廢水中恰好能滿足這樣的條件。

趙立功(上海敏慎環(huán)保)：其實國外的系統(tǒng)設計中，一般認為好氧曝氣不應該用在去除COD上。

周保昌(南京瑞潔特)：厭氧氨氧化菌的倍增時間是11d，ANAMMOX工藝的泥齡越長越好。是否可以結(jié)合厭氧膜生物反應器(AN-MBR)，能實現(xiàn)更為穩(wěn)定的厭氧氨氧化系統(tǒng)。

倪巍(碧州環(huán)保)、冀世鋒(上海海洋大學)：認同以上觀點。

周建民(康潔水務)：我在08年陜西理想化工做過一個合成氨廢水，根據(jù)一些常規(guī)數(shù)據(jù)我一直在思考應該是發(fā)生了類似厭氧氨氧化或者短程硝化與反硝化過程。

趙立功(上海敏慎環(huán)保)：其實合成革廢水的COD很高，一般在3000mg/L以上，TN也很高，在600mg/L以上，如不經(jīng)過厭氧，氨氮很難釋放出來。

經(jīng)過厭氧后，有機氮轉(zhuǎn)化為氨氮，COD得到了降低，正好采用厭氧氨氧化工藝。(合成革廢水主要是二甲基甲酰胺、二甲胺和三甲胺)

周建民(康潔水務)：MBR是有研究確實培養(yǎng)出厭氧氨氧化菌的。

趙立功(上海敏慎環(huán)保)：我們在工業(yè)廢水上應用厭氧氨氧化，主要是用MBR做泥水分離。

leaderman:

周保昌(南京瑞潔特)：在研究所曾經(jīng)主要研究厭氧膜生物反應器技術(shù)，與厭氧氨氧化技術(shù)的結(jié)合，可能更適應于厭氧氨氧化技術(shù)，可共同開發(fā)。

趙立功(上海敏慎環(huán)保)：荷蘭COLSEN公司NAS-MBR是第一代厭氧氨氧化技術(shù)。

周建民(康潔水務)：MBR微生物群落比較豐富，可能會影響厭氧氨氧化細菌的繁殖。

周保昌(南京瑞潔特)：如果我們能從亞硝酸態(tài)入手，可能對理解NAS有關(guān)鍵作用。

短程硝化與反硝化過程：在短程硝化與反硝化的兩個主要步驟中，反硝化技術(shù)容易控制實現(xiàn)，因此硝化過程中穩(wěn)定持久的獲得亞硝酸成為技術(shù)關(guān)鍵，實現(xiàn)硝化出水亞硝酸高比例的控制技術(shù)也是研究的重點。目前能在一定時間內(nèi)控制硝化處于亞硝化階段的途徑有四種：1.亞硝酸細菌的純種分離與固定化技術(shù);2.控制溫度造成不同增長速率形成“分選壓力”的SHARON途徑;3.游離氨抑制硝酸細菌增長的選擇性抑制途徑;4.控制硝化細菌基質(zhì)造成兩類細菌增長速率不同的氧缺乏競爭途徑。

趙立功(上海敏慎環(huán)保)：做膜的朋友放心，厭氧氨氧化菌和膜的結(jié)合絕對是絕配。氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸氮沒有價值，只要亞硝酸氮才可以與氨氮結(jié)合，轉(zhuǎn)化率才高。其實進水氨氮在3000mg/L都可以采用厭氧氨氧化技術(shù)，不用擔心應用問題。關(guān)鍵是系統(tǒng)怎么設計，怎么為菌種提供一種良好的生存環(huán)境。NAS比較大的優(yōu)勢是節(jié)省運行費用。我們做過對比，同樣去除氨氮，采用A/O工藝和NAS工藝，后者可以最少節(jié)省40%的運行費用。

其實NAS-MBR的結(jié)合也很簡單，MBR段還是用曝氣做沖刷就可以，單獨設置膜池，曝氣對系統(tǒng)影響不大。對NAS技術(shù)，控制的要點就是控制亞硝酸階段。

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原標題:“污水處理技術(shù)群”在線頭腦風暴：厭氧氨氧化技術(shù)在水處理應用中的知識分享