短程硝化-厭氧氨氧化脫氮工藝研究

江 海 曾毅夫

(凱天環保科技股份有限公司， 長沙 410100)

短程硝化-厭氧氨氧化脫氮工藝研究

江 海 曾毅夫

(凱天環保科技股份有限公司， 長沙 410100)

短程硝化；厭氧氨氧化；城鎮污水；脫氮工藝；工程化關鍵問題

1 試驗

1.1 試驗裝置

試驗工藝流程如圖1所示。試驗以A2O工藝裝置作為短程硝化反應器，通過調整DO、pH等參數實現短程硝化反應，短程硝化反應器出水經沉淀后，以上向流進入生物膜式厭氧氨氧化反應器，最終出水排放。

短程硝化反應器材質為有機玻璃，曝氣區有效容積16 L。厭氧氨氧化反應器采用UPVC管制作而成，有效容積5 L，內部裝填柱狀活性炭，中部設觀察孔，頂部出水區采用三相分離器結構。

圖1 試驗工藝流程

1.2 試驗用水用泥

采用人工配水及少量焦化廢水、酶制劑廢水的混合水作為試驗原水，其水質見表1，試驗期間控制原水碳氮比為3～6。

表1 試驗用水水質

接種污泥取自星沙污水處理廠沉淀池回流污泥，該接種污泥因原水混有部分工業廢水成分略帶黑色。

1.3 試驗方法

1.4 分析項目與方法

2 結果與分析

2.1 控制DO啟動短程硝化反應

圖2 短程硝化反應啟動過程

2.2 pH對短程硝化反應的影響

圖3 pH對短程硝化反應的影響

2.4 COD去除及對短程硝化反應的影響

短程硝化工藝試驗期間，進水、出水的COD變化如圖5所示，COD去除率維持在70%以上，短程

圖對短程硝化反應的影響

硝化出水COD基本低于100 mg/L，經過生物膜厭氧氨氧化反應器進一步去除后最終出水可達60 mg/L以下，符合GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》的一級B標準。進水COD增加到1 000 mg/L以后，因曝氣量較低，供氧不足，COD去除率下降。

圖5 短程硝化工藝對COD的去除

圖6 COD對短程硝化反應的影響

2.5 溫度對短程硝化反應的影響

圖7 溫度對短程硝化反應的影響

2.6 水力停留時間對半短程硝化的影響

圖8 水力停留時間對短程硝化反應的影響

2.7 厭氧氨氧化反應的啟動

3 工程化關鍵問題討論

城鎮污水的短程硝化-厭氧氨氧化脫氮工藝具有節能降耗、不需外加有機碳源、污泥產量小、總氮去除效果好等突出優點，但欲實現普遍的工程化應用還有諸多關鍵問題亟需解決。

3.1 短程硝化反應穩定高效控制

圖9 短程硝化污泥與好氧活性污泥比較

3.2 厭氧氨氧化反應的快速啟動

3.3 COD和P的去除

城鎮污水是一種典型的低碳氮比污水，有機碳源不足常導致污水處理廠出水總氮超標。短程硝化-厭氧氨氧化工藝不僅節約能耗，還不需外加有機碳源，在城鎮污水處理領域有潛在的應用前景。但該工藝應用于城鎮污水處理，必需考慮COD、P等關鍵污染物的同時高效去除。研究初步表明，最終出水COD基本滿足GB 18918—2002一級B標排放標準，但還有進一步提高的空間。對于P的去除效果則還有待深入研究。如何設計合適的工藝流程尤其是污泥回流系統，保證適宜污泥齡、盡量提高容積利用率的同時，實現高效除P也是該工藝工程化應用前必須解決的關鍵問題之一。

3.4 低溫運行調控措施

圖10 投加NaNO2后ANAMMOX區顏色變化

3.5 抗負荷沖擊運行特性及系統恢復

4 結論與建議

(2) 短程硝化反應可同時對COD進行有效去除，出水COD基本滿足GB 18918—2002一級B標污水排放標準。

(4) 低溫條件下，短程硝化、厭氧氨氧化反應速率非常低，限制了短程硝化-厭氧氨氧化工藝的工程化應用，低溫運行調控措施尚待深入研究。

(5) 實現短程硝化-厭氧氨氧化組合工藝的工程化應用，需解決短程硝化反應穩定高效控制、厭氧氨氧化反應快速啟動、COD和P等關鍵污染物的同時去除、低溫運行調控措施、工藝抗負荷沖擊運行特性及異常運行后的快速恢復等關鍵問題。

[1] Mulder A, van de graaf A A, Robertson L A, et al. Anaerobic ammonium oxidation discovered in a denitrifying fluidized bed reactor [J]. FEMS Microbiol Ecol, 1995, 16(3): 177-184.

[2] Marc Strous, Eric van Gerven, Ping Zheng, et al. Ammonium removal from concentrated waste streams with the anaerobic ammonium oxidation (Annammox) process in different reactor configurations [J]. Wat. Res. 1997, 31(8): 1955-1962.

[3] Chien-Ju Lan, Mathava Kumar, Chih-Cheng Wang, et al. Development of simultaneous partial nitrification, anammox and denitrification (SNAD) process in a sequential batch reactor [J]. Bioresource Technology，2011,102: 5514-5519.

[4]馬斌,張樹軍,王俊敏,等.A/O+Anammox工藝處理低C/N城市污水的脫氮性能[J]. 中南大學學報(自然科學版), 2011, 42(8): 2526-2530.

[5] 王元月, 魏源送. 新型控制模式下短程硝化/厭氧氨氧化法處理污泥水[J]. 中國給水排水, 2013,29(17): 24-27.

[6] Wiesman U. Biological nitrogen removal from wastewater [J]. Adv Biochem Eng, 1994, 51: 113-54.

[7] 鄭平, 徐向陽, 胡寶蘭. 新型生物脫氮理論與技術[M]. 北京: 科學出版社, 2004:10-203.

[8] 祝貴兵, 彭永臻, 郭建華. 短程硝化反硝化生物脫氮技術[J]. 哈爾濱工業大學學報, 2008, 40(10): 1552-1557.

[9] 陳文兵, 張云, 田猛. 短程硝化過程影響因素與控制條件分析[J]. 山東建筑大學學報, 2010, 25(4): 441-444.

[10] 薛占強, 李玉平, 李海波, 等. 短程硝化/厭氧氨氧化/全程硝化工藝處理焦化廢水[J]. 中國給水排水, 2011, 27(1): 15-19.

[11] Van de Graaf A A, de Bruijnp A R L. Metabolic pathway of anaerobic ammonium oxidation on the basis of 15N studies in a fluidized bed reactor [J]. Microbiology, 1997, 143(7): 2415-2421.

Experimental study on shortcut nitrification and anammox process for treating urban sewage and discussion on crucial issues in engineering

Jiang Hai,Zeng Yifu

(Kaitian Environmental Technology Co., Ltd, Changsha 410100, China)

shortcut nitrification; anammox; urban sewage; nitrogen removal process; crucial issues in engineering

2014-12-03； 2014-12-29修回

江海,男，1982年生，碩士，工程師，研究方向：水處理工程設計及工藝研究。E-mail：jhdyx163@163.com

X703.1

A