中国未来污水处理厂路线图:来自MBBR工艺发明人的建议三


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本期微信将继续为大家介绍基于MBBR的厌氧氨氧化工艺在工程应用上的状况。通过工程应用,MBBR已经被证明了是稳固而紧凑的适用于污泥消化液厌氧氨氧化的生物膜技术。目前有两家公司提供基于MBBR的商业解决方案:一个是 DeAmmon®,由瑞典Kalmer的Purac/Läckeby AB公司、德国汉诺威大学以及德国Essen的鲁尔河协会共同研发;另一个是ANITATMMox,由威立雅的一家子公司瑞典Lund的 AnoxKaldnes AB 公司研发。

ANITATMMox的原理如下图:

世界上第一个处理污泥消化液的MBBR工程应用示范项目位于德国的Hattingen,其采用的是多段式工艺,该项目证明了MBBR厌氧氨氧化工艺与传统脱氮工艺相比具有更高的经济效益。而ANITATMMox是一段式的MBBR厌氧氨氧化工艺,通过先进的DO溶解氧控制系统来防止硝态氮的积聚,它的第一个工程应用项目位于瑞典Sjölunda污水厂,目前其培养的菌可以用作其他相同工艺的污水厂的反应启动接种菌。

而对于两段式和一段式工艺系统的对比,Hallvard Ødegaard教授认为两种系统各有利弊。两段式系统里亚硝化反应效果非常好,但这也导致后段的厌氧氨氧化更难控制。亚硝酸是厌氧氨氧化菌的底物,但亚硝酸的积累却同样会抑制厌氧氨氧化菌的活性,而在一段式系统中就不存在这样的问题,因为生成的亚硝酸会马上被厌氧氨氧化菌消耗。对于两段式系统,NO2-N/ NH4-N是一个重要的控制参数,一般这个参数要保持在1.32的水平。

为了克服亚硝酸对厌氧氨氧化的抑制作用,以及提高ANITATMMox在不同运行条件下的表现,有研究人员提出了复合固定膜活性污泥IFAS工艺,它结合了悬浮基质和生物膜,因此被认为可能提高底物的物质传递效率。

污泥消化液实验结果表明,一段式IFAS工艺的脱氮能力是一段式MBBR的4倍。实验团队的一个解释是:在IFAS系统里,亚硝酸的浓度足够高使其能扩散到生物膜的深层的厌氧氨氧化菌,因为絮体里的物质传递限制没有生物膜明显,后者厚度和密度都更高。另外,在IFAS系统中的污泥停留时间更长,防止了AOB菌的流失。更加值得关注的是,相应的工程应用试验已经在Sjölunda污水厂进行,运行结果和实验室研究结果相吻合。很多从事主流厌氧氨氧化的开发者和研究人员也因此开始使用基于MBBR的IFAS工艺,如威立雅就曾应用下图显示的工艺流程。

该图为主流ANITATMMox污水系统工艺图。左侧的(a) 部分把侧流的载体运到主流中实现生物强化;而右侧的(b) 部分中主流反应器分为若干模块,其中一个模块接收来自消化罐的出水,这时它可以被看做是一个临时的侧流厌氧氨氧化单元X,然后当运行达到理想状态时,就让它重新接收来自主流的污水,这时候单元Y就变成新的一个临时侧流厌氧氨氧化单元接收来自消化罐的出水。

在法国巴黎的中试试验和瑞典Sjölunda污水厂的全尺寸原型试验的结果成功显示了IFAS-ANITATMMox的可行性。Hallvard Ødegaard教授介绍的这两个试验结果的资料都来自威立雅团队在2015年波兰Gdansk举行的IWA国际水协的营养物的去除与回收的专题大会上的报告 “Mainstream deammonification using ANITATMMox Process”。该报告中提到更多的试验正在进行中,目的是进一步验证这个工艺应用于主流厌氧氨氧化的优点,以及探索如何把它整合到一个完整的污水厂工艺中以实现能源回收和节省运行费用。

编辑:赵凡

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