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 一、畜禽養(yǎng)殖污水處理工程的特點和難點

 

（1）COD濃度高；

（2）氨氮的濃度高。

針對這些特點，現(xiàn)常規(guī)工藝為一、二級AO系統(tǒng)均采用氨氮去除率高的接觸氧化法為核心工藝。

 

二、項目中的實際應(yīng)用

我公司采用的兩級AO工藝，是我司經(jīng)過實踐升級改進(jìn)的兩級AO 工藝成果，并已經(jīng)運用在我司設(shè)計污水處理場的實際運用中，并且取得了很好的成效。其的工藝特點如下：

A.優(yōu)化升級兩級AO工藝結(jié)構(gòu)，占地面積大大減小；

B.可低氧控制，在去除有機物的同時，實現(xiàn)同步脫氮，簡化了系統(tǒng)運行

C.循環(huán)稀釋，無內(nèi)、外回流，動力來源自空氣推流系統(tǒng)，能耗低

D.高污泥濃度使系統(tǒng)的容積負(fù)荷以及抗沖擊能力大大增強

E.曝氣系統(tǒng)充氧效率高，可“濕”法維修

F.后續(xù)泥水分離系統(tǒng)多樣化

G.配備智能溶氧控制系統(tǒng)，避免水質(zhì)水量的突變造成的系統(tǒng)沖擊

 

三、與傳統(tǒng)工藝的區(qū)別

厭氧氨氧化（ANAMMOX）是一種新型生物自養(yǎng)脫氮工藝，在厭氧條件下，以亞硝酸鹽為電子受體，將氨氮直接氧化為氮氣。

傳統(tǒng)硝化/反硝化：在有氧條件下，NH4+被硝化細(xì)菌所氧化成為NO2-和NO3-。在缺氧條件下，將硝化反應(yīng)過程中產(chǎn)生的NO2-和NO3-還原成N2的過程。短程硝化/反硝化：在有氧條件下，NH4+被硝化細(xì)菌所氧化成為NO2-后，在缺氧條件下，將產(chǎn)生的NO2-還原成N2得過程。

厭氧氨氧化：在厭氧或者缺氧條件下，一半的氨氮被氧化成亞硝態(tài)氮，剩余的氨氮與新生成的亞硝態(tài)氮進(jìn)行厭氧氨氧化反應(yīng)生成氮氣，省去了硝化、反硝化過程，無需有機物參與，避免了溫室氣體的產(chǎn)生。

 

 

三、與傳統(tǒng)工藝的優(yōu)勢

 

相較于其它傳統(tǒng)脫氮工藝，AMOXP生物脫氮工藝的顯著優(yōu)勢：

 

1）氨氮處理能力高，可適用于進(jìn)水氨氮高達(dá)400-2500mg/L的好氧處理系統(tǒng)，出水氨氮可達(dá)5mg/L以下；

2）總氮去除率高，不受傳統(tǒng)A/O工藝的內(nèi)回流限制，不受污水中碳源限制，可達(dá)90%以上；

3）投資成本和運行費用低，能耗可減少60%以上；

4）無需外加碳源、酸堿中和藥劑、污泥產(chǎn)量減少70%以上、節(jié)約投資成本和運行費用；

5）處理高氨氮含量的工業(yè)廢水；

6）易于融入現(xiàn)有污水處理設(shè)施。

 

四、脫氮原理

厭氧氨氧化是指在厭氧條件下，微生物Anammox直接以NH4+-N為電子供體，以NO2--N為電子受體，將NH4+-N、NO2--NN轉(zhuǎn)變成N2的生物過程，主要涉及兩個步驟：一是在有氧的條件下，氨氮經(jīng)過亞硝酸細(xì)菌（AOB）的作用形成亞硝氮；二是在厭氧條件下，亞硝氮和氨氮經(jīng)厭氧氨氧化菌（AnAOB）的作用，該方法通過將亞硝酸鹽和氨氮分別定位在細(xì)胞膜的兩個側(cè)面上，將兩個側(cè)面上的亞硝酸鹽還原為羥胺，通過跨膜的聯(lián)氨水解酶將其運輸?shù)絽捬醢毖趸�的�?cè)面上，之后在聯(lián)氨水解酶的催化下，羥胺與氨縮合生成聯(lián)氨，再由厭氧氨氧化的側(cè)面上的聯(lián)氨水解酶將其還原為氮氣。研究表明，發(fā)現(xiàn)在厭氧氨氧化過程中存在著一種平衡關(guān)系，即在氨氧化反應(yīng)的過程中，可以有一種有效的緩沖物質(zhì)，以維持氨氧化反應(yīng)的正常進(jìn)行。這種緩沖物質(zhì)可以幫助我們在厭氧氨氧化過程中有效地控制氨氧化反應(yīng)的速率，從而避免過度消耗氧氣和產(chǎn)生過多的有毒氣體。此外，這種緩沖物質(zhì)還可以有效地控制反應(yīng)中產(chǎn)生的熱量，以防止溫度過高而導(dǎo)致反應(yīng)失控。

 

五、技術(shù)特點

厭氧氨氧化菌是一種兼性厭氧微生物，可將氨氮直接氧化為氮氣，屬于自養(yǎng)型微生物。這一類微生物主要利用無機碳作為碳源，以亞硝酸鹽作為電子受體，將氨氮直接氧化為氮氣，實現(xiàn)氨氮和總氮同步去除。與傳統(tǒng)硝化/反硝化工藝相比，厭氧氨氧化工藝優(yōu)勢見下表。但目前厭氧氨氧化生物脫氮技術(shù)也存在菌種繁殖慢、啟動時間長、反應(yīng)條件苛刻以及抗毒性差等缺點。

 

六、影響因素

（一）厭氧氨氧化菌

厭氧氨氧化菌生長緩慢，倍增時間長達(dá)十余天，這導(dǎo)致反應(yīng)器啟動時間漫長，負(fù)荷提高較慢。實際上，反應(yīng)器的污染物去除負(fù)荷一方面取決于功能性菌群的生物量；另一方面也取決于功能性菌群的活性。在不改變細(xì)菌生長速率的情況下，可通過提高功能性菌群活性來快速提升反應(yīng)器的去除負(fù)荷。厭氧氨氧化菌的代謝活動具有典型的密度依賴特性，即細(xì)胞密度越高，表征顏色越呈現(xiàn)深紅色，菌群活性和增殖越快。實際上，細(xì)菌聚集并不是簡單的細(xì)菌數(shù)目累加，當(dāng)細(xì)菌聚集達(dá)到一定水平后，基于群體效應(yīng)的細(xì)胞間協(xié)同作用增強，這使得細(xì)菌的行為和某些生理特性發(fā)生改變。

（二）溶解氧

厭氧氨氧化菌是厭氧菌，氧濃度過高會對厭氧氨氧化菌過程產(chǎn)生抑制作用，如此就不利于厭氧氨氧化菌的繁殖和生存，會嚴(yán)重降低厭氧氨氧化菌的活性以及破壞短程硝化效果。但是氧濃度過低也不行，會導(dǎo)致亞硝酸細(xì)菌活性下降，影響亞硝酸鹽的形成。因此，在實際運營過程中，需要嚴(yán)格控制DO的濃度。

（三）溫度

厭氧氨氧化菌對于溫度較為敏感，過高或者過低都會對生物反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用，因此在反應(yīng)體系內(nèi)需要嚴(yán)格控制溫度在一定的范圍內(nèi)，才能確保厭氧氨氧化菌反應(yīng)過程穩(wěn)定運行。

（四）pH值

H+是厭氧氨氧化菌反應(yīng)所需的底物之一，所以反應(yīng)體系要保證一定的H+ 存在。pH對亞硝化菌的抑制主要表現(xiàn)為：pH值會改變菌體中的電解質(zhì)，從而對菌體的活力產(chǎn)生直接的影響；二是pH值通過改變底物和抑制劑的濃度，進(jìn)而對菌體的活力產(chǎn)生間接的影響。同時，pH值的改變也會引起游離氨和亞硝酸濃度的變化，進(jìn)而影響菌群的活力和降解速率。一般認(rèn)為，厭氧氨氧化反應(yīng)的pH控制范圍在7.5-8.0。

（五）氨氮

亞硝化菌比氨氧化細(xì)菌對氮基質(zhì)親和力更強。在基質(zhì)濃度較低時，亞硝化菌的生長速率高于氨氧化細(xì)菌的生長速率，因此通過FA與FNA的聯(lián)合調(diào)控短程硝化的技術(shù)措施使氨氮保持在較高水平有助于使氨氧化細(xì)菌的生長速率超過亞硝化菌。

（六）碳氮比

厭氧氨氧化脫氮為自養(yǎng)脫氮過程，與傳統(tǒng)脫氮的反硝化過程需要有機物作為碳源不同，厭氧氨氧化去除TN不需要有機碳源，而高濃度的有機物進(jìn)入?yún)捬醢毖趸�系統(tǒng)，會影響厭氧氨氧化的脫氮性能，根據(jù)廢水C/N的差異，可采用如下工藝技術(shù)路線：①對于C/N ≈1的高氨氮工業(yè)廢水，可直接通過厭氧氨氧化技術(shù)脫氮；②對于C/N＞5的高氨氮工業(yè)廢水，一般在前面增加反硝化單元或厭氧處理單元，利用進(jìn)水中的有機物去除一部分TN或利用厭氧工藝回收進(jìn)水的有機物，預(yù)處理后的廢水通過厭氧氨氧化脫氮。

七、厭氧氨氧化技術(shù)的工程應(yīng)用現(xiàn)狀

厭氧氨氧化技術(shù)在污水處理領(lǐng)域的工程應(yīng)用是近十年的研究熱點之一，主要形式包括一體化工藝和兩段式工藝。二級是指采用SBR法或Sharon法將廢水中50%的氨氮氧化成亞硝，廢水經(jīng) 厭氧氨氧化菌處理后，將氨氮及亞硝酸鹽還原成氮氣。該工藝采用兩臺攪拌反應(yīng)器，一臺完成了部分硝化脫氮，一臺完成了厭氧氨氧化。其優(yōu)點是：成本低，污泥量少，不需要外加碳源。在該方法的反應(yīng)中，盡管有充足的堿可以中和所生成的酸，但也會生成NH4+。而且這一技術(shù)在實際使用中的抗沖擊性能還很低，對于碳氮比以及進(jìn)水水質(zhì)穩(wěn)定性要求苛刻，一般的水務(wù)工作人員難以掌握操作。一體化氨氧化細(xì)菌與厭氧氨氧化菌在同一反應(yīng)器中，通過對溶解氧的調(diào)控，將兩種微生物在同一反應(yīng)器中進(jìn)行富集，氨氧化細(xì)菌將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝，而厭氧氨氧化菌則利用亞硝酸鹽將氨氮氧化為氮氣。一體化的優(yōu)點在于操作運行方面，一般工作人員可以快速掌握操作，且啟動時間迅速，亞硝酸鹽濃度可控，可以處理低C/N高氨氮廢水，氨氮轉(zhuǎn)化率最高可達(dá)到90%。一體化工藝雖然氧化亞氮的釋放量比傳統(tǒng)的硝化-反硝化過程要高，但整體過程的溫室氣體排放量卻比傳統(tǒng)的硝化-反硝化過程要低，這主要是因為它節(jié)約了曝氣能量，也節(jié)約了反硝化碳源。集成工藝是一種基于兩段式工藝的新型工藝，它在處理工藝中得到了更多的應(yīng)用，操作簡單，與現(xiàn)有廢水處理工藝耦合度高。因此，該工藝將具有廣闊的發(fā)展前途。