高氨氮废水最终稿

短程分泥脱氮工艺处理高氨氮废水关键技术,报告内容,1背景介绍2高效亚硝化技术3高效短程反硝化技术4短程脱氮耦合技术5结论与展望,1背景介绍,1.1高氨氮废水,中国环境状况公报：2014年我国废水污染物中氨氮排放量为238.5万吨，是主要污染物之一。,生活污水：出水氮基本可以满足排放要求。高氨氮废水：尤其是垃圾渗滤液和厌氧消化液等，出水达标仍有一定难度，且处理成本相对较高。,高氨氮废水的特点,传统硝化-反硝化处理高氨氮废水面临的问题：硝化过程需消耗大量氧气，且工艺运行不稳定。污水中低浓度有机碳源不能满足反硝化所需。若投加外碳源则会增加污水处理运行成本。,（刘亚敏等，2012;KhinandAnnachhatre,2004）,1.2脱氮技术分析,短程硝化-反硝化处理高氨氮废水的优势：,与传统硝化-反硝化工艺相比：节省25%的供氧量节省40%的有机碳源需求量减少63%的污泥产量基于NO2-N反硝化速率是基于NO3-N反硝化速率的1.5-2倍,(AbelingandSeyfried,1992;Bernetetal.,2001;Fuxetal.,2006;WangandYang,2004),1.2脱氮技术分析,短程硝化-反硝化可能会增加N2O的释放。N2O是一种强温室气体，其温室效应为CO2的300多倍，且在大气中的生命周期为114年。大气中N2O的浓度以每年0.3%的速度增长，而污水处理厂是N2O的第六大排放源。,(Baninetal.,1984;IPCC,2007;Lawetal.,2012;Usepa,2006),N2O的释放,高效脱氮,1.3脱氮过程中温室气体释放,污水硝化-反硝化过程中N2O的释放机理及主要途径：,(Wunderlinetal.,2012),1.3脱氮过程中温室气体释放,通过采用具有较高基质浓度梯度的SBR反应器，在高负荷条件下驯化硝化菌和反硝化菌，以期实现高效稳定短程硝化反硝化脱氮，并深入研究影响实现高效稳定短程硝化反硝化的主要因素，为高效可持续污水脱氮提供理论基础和技术支持。,1.4关键技术研究目标,2高效亚硝化技术,2.1反应器装置图,高效短程硝化反应器：容积为6L，SBRH-NH4-N为800mgN/L，SBRL-NH4-N为330mgN/L。SRT：驯化阶段开始控制污泥龄为10天，运行3个SRT后不再排泥，以提高污泥浓度。,2.2长期运行亚硝化效率分析,进出水氮元素变化分析,稳定阶段，两个反应器的NH4-N去除率均达到99.8%，且均实现了高效稳定亚硝化。,稳定条件下反应器运行负荷分析,进一步提高负荷：)提高污泥浓度（如培养颗粒污泥）；)缩短沉淀时间；)提高好氧阶段的曝气量。,2.2长期运行亚硝化效率分析,2.3亚硝化典型SBR周期解析,反应器周期中氮元素变化,实现稳定亚硝化的原因：DO：反应阶段较低的DO浓度（小于1.5mg/L），以及NH4-N反应完到曝气结束之间的时间较短。FA和FNA的联合抑制作用。,2.4亚硝化活性抑制分析,FA和FNA分别对AOB和NOB的影响,FA对AOB的影响模式不同，且FA对较高负荷条件下驯化的AOB抑制程度较低；FA对NOB的影响模式相同，且同样对高负荷条件下驯化的NOB抑制程度较低。FNA对两个反应器中AOB和NOB的抑制模式相同，FNA对高负荷条件下驯化的AOB和NOB抑制程度低。,2.5亚硝化过程中温室气体释放特征,模拟周期过程中N2O的释放,2.6亚硝化反应器中微生物解析,微生物种群活性分析OUR,微生物种群分析高通量测序,2.6亚硝化反应器中微生物解析,2.6亚硝化反应器中微生物解析,2.7结论,SBRH和SBRL两个反应器均实现了稳定亚硝化，NH4-N负荷分别为2.4g/(Ld)和1.0g/(Ld)。亚硝氮积累的主要原因为：反应阶段较低的DO浓度（小于1.5mg/L），NH4-N反应完到曝气结束之间的时间较短，以及FA和FNA的联合抑制作用。当氨氮负荷较大（即反应器内FNA浓度超过一定浓度）时，N2O的释放因子随负荷的升高而降低。较高负荷条件下驯化的活性污泥中，微生物种群多样性较低，反应器中的NOB和异养菌仍有一定活性。,3高效短程反硝化技术,3.1反应器装置图,基于NO2-N的反硝化反应器：四个不同碳源的反应器（乙酸-SBR1、丙酸-SBR2、蛋白胨-SBR3和淀粉-SBR4），容积均为2L，进水NO2-N浓度均为200mgN/L，COD/N为4:1。SRT：每天排泥200mL，控制污泥龄为10天。,3.2短程反硝化运行性能分析,反应器周期,反应器运行性能分析,四个反应器的去除负荷分别为0.602、0.604、0.518和0.559gN/(Ld)。SBR1、SBR2和SBR3中，N2O产生的变化趋势相似（先升高，后迅速降低至较低水平并稳定），最大N2O产生量为0.0200、0.0281和1.3772mgN/L。SBR4中，N2O产生的变化趋势在0-40min与其他三个反应器相似，但产生量较高，然而，N2O的产生量随着反应的进行又逐渐升高，在反应结束达到最大值5.888mgN/L。,3.2短程反硝化运行性能分析,3.3短程反硝化活性抑制分析,FNA对反硝化活性的影响,以简单有机物（乙酸钠或丙酸钠）为碳源时，反硝化活性受FNA影响较大，而以复杂有机物（蛋白胨或淀粉）为碳源时较小（碳源代谢途径？）,3.4短程反硝化菌群解析,微生物种群和nosZ基因分析高通量测序,3.5结论,四个反应器的去除负荷分别为0.602、0.604、0.518和0.559gN/(Ld)。以NO2-N为电子受体的反硝化过程中，反硝化速率和N2O的产生同时受碳源和FNA的影响（尤其FNA浓度过高时）。以复杂碳源为电子供体时，FNA对反硝化性能影响较小。四个反应器中均检测出反硝化菌Thauera，所占比例分别为19.8%、19.0%、2.6%和10.7%。,4短程脱氮耦合技术,4.1反应器装置图,耦合短程硝化-反硝化反应器：两个反应器容积均为6L，进水NH4-N浓度为1200mgN/L，碳源为蛋白胨和淀粉1:1混合，COD/N为2:1。反硝化反应器出水3L全部回流入短程硝化反应器，反硝化进水为1.5L高氨氮废水和1.5L短程硝化反应器进水。SRT：反硝化反应器为10天，短程硝化反应器开始控制污泥龄为10天，运行3个SRT后不再排泥。,4.2耦合工艺长期运行分析,反应器长期运行,4.3耦合工艺反应周期分析,短程硝化反应器模拟周期,反应器中较高浓度的NO2-N并未导致较高浓度的N2O释放，可能的原因是较高浓度的FNA（大于0.08mg/L）会抑制AOB反硝化过程中N2O的释放。,反硝化反应器模拟周期,4.3耦合工艺反应周期分析,以蛋白胨为碳源的反硝化反应器模拟周期,4.4反硝化碳源影响解析,以淀粉为碳源的反硝化反应器模拟周期,利用淀粉作为碳源进行反硝化过程中，部分淀粉作为外碳源进行反硝化，另一部分积累为内碳源。当外碳源消耗完后利用内碳源进行反硝化。,4.4反硝化碳源影响解析,4.5结论,系统氨氮负荷为1.76gN/(Ld)，短程硝化反应器中亚硝化率为93.24%，反硝化以蛋白胨和淀粉为混合碳源实现了完全脱氮，且系统N2O的释放较少。以混合碳源作为电子供体时，供电子能力较单一碳源强，且NOS竞争电子的能力高。,5结论与展望,结论与展望,硝化、反硝化分泥