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500噸/天地埋式生活污水處理設備?
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厭氧氨氧化反應(Anammox)是在缺氧條件下由厭氧氨氧化菌利用亞硝酸鹽為電子受體,將氨氮轉化為氮氣的生物反應過程。與傳統(tǒng)的硝化反硝化過程相比,厭氧氨氧化工藝無需外源有機物,供氧能耗、污泥產(chǎn)生量和 CO2 排放量大為減少,降低了運行費用,并具有可持續(xù)發(fā)展意義。本文對厭氧氨氧化的工藝原理、工藝形式、影響因素和應用情況進行總結與討論。
1 工藝原理
BRODA 根據(jù)熱力學計算,在 20 世紀 70 年代提出了厭氧氨氧化的存在,認為它是自然氮循環(huán)中的一個缺失的部分。MULDER 和 VAN DE GRAAF在 20 世紀 90 年代中期首先對此進行了實驗證明,此后人們對該過程產(chǎn)生了極大的興趣。厭氧氨氧化的反應方程式為:
該反應合成細胞生物量的唯yi碳源是碳酸氫鹽,表明這些細菌為化學自養(yǎng)細菌。亞硝酸鹽氧化為硝酸鹽的過程中產(chǎn)生的還原當量(能源)用于碳的固定。厭氧氨氧化細菌對底物有很高的親和力,可以將氨氮和亞硝酸鹽的含量降至較低的水平。上述反應式中的 NO2-來自于亞硝化反應。傳統(tǒng)硝化反應包括 2 個基本過程:氨氧化菌 (AOB)將NH4+氧化為 NO2-;亞硝酸鹽氧化菌(NOB)將NO2-氧化為NO3-。亞硝化反應是通過調控,富集 AOB,抑制或淘洗 NOB,將硝化反應控制在第 1 步,保持NO2-的累積率并使出水 ρ(NO2--N)/ρ(NH4+-N)=1~1.3。
兩段式工藝亞硝化和厭氧氨氧化反應容易實現(xiàn)優(yōu)化控制,亞硝化反應器中的異養(yǎng)微生物能夠降解污水中的有機物及其他有毒有害物質,降低對厭氧氨氧化反應的不利影響,因此系統(tǒng)運行崩潰后容易恢復。但是亞硝化段中亞硝酸鹽累積易產(chǎn)生 FNA 抑制,且由于要將亞硝化速率和厭氧氨氧化速率進行匹配,所以系統(tǒng)的設計較為復雜。
3 影響因素
3.1 溫 度
生物硝化反應在 5~40 ℃均可進行,但 15 ℃為分界點。溫度高于 15 ℃時,AOB 的生長速度高于NOB,AOB 的zui小泥齡小于 NOB 的zui小泥齡,并且隨著溫度的升高,二者的差值將增加,所以高溫有利于 AOB 的生長。在 25 ℃以上控制泥齡,可以有效地選擇 NOB。目前的工程實例通常將亞硝化過程的溫度控制在 30~35 ℃。
多數(shù)研究認為,AAOB 的理想溫度條件為 30~40 ℃,但是自然條件下在溫度較低時也可以進行穩(wěn)定的厭氧氨氧化反應,RYSGAARD 等指出在 -1.3 ℃時,北極海底沉積物中的 AAOB 菌仍具有活性[2]。低溫條件下反應器中的 AAOB 菌的活性一直受到關注,一些研究結果表明,在亞硝化 - 厭氧氨氧化工藝系統(tǒng)中,溫度降到 20 ℃以下后都測定發(fā)現(xiàn)了 AAOB菌的活性,有些研究顯示,在 10 ℃甚至更低溫度都有可能存在穩(wěn)定的厭氧氨氧化反應[3-4]。但是也有研究指出,當溫度降低到 15 ℃時,生物膜反應器內開始積累NO2-,表明 AAOB 菌的活性受到了抑制。在德國,人們可以享用到充足且優(yōu)質的飲用水。除了德國水資源豐富之外,還得益于完善的立法、*的環(huán)保技術和資源保護措施。在德國水法體系中zui重要的是《水平衡管理法》。一直到1949年聯(lián)邦德國《基本法》通過前,水事務管理一直都屬于各州自行管轄事務。根據(jù)《基本法》原第75條規(guī)定,聯(lián)邦對于水管理有框架性立法權限,但直到1957年聯(lián)邦議會才通過《水平衡管理法》。1976年德國利用經(jīng)濟手段對水體保護進行補充的《廢水征費法》,才zui終在水管理領域制定了聯(lián)邦范圍內統(tǒng)一的法律性框架。這是德國按“誰污染誰付費”原則,收取環(huán)境保護費用。費率取決于排水數(shù)量和其所含有危害物的性質。污水排放收費能促進水消費者盡可能降低排放。收費資金由聯(lián)邦政府支配,專門用于支持水體質量保護和提高。德國水資源管制和水體保護受到歐盟法律性規(guī)范的深刻影響。
500噸/天地埋式生活污水處理設備?2000年12月,歐盟開始實施水框架指令,并要求到2015年所有水體在數(shù)量和化學兩方面達到良好狀態(tài)。數(shù)量狀態(tài)良好是指地下水汲取和恢復能實現(xiàn)平衡。據(jù)統(tǒng)計,2008年德國已有95%地下水域能實現(xiàn)數(shù)量狀態(tài)良好。2009年德國頒布聯(lián)邦新水法,在水務上從原來的框架性立法權限升級為完整立法權限。新法在整體上承襲了原法規(guī)大量內容,但不只是條文重新表述和結構重新編排,更是大量吸收了各州水法中的內容,同時還將歐盟指令及時轉化為成員國國內法,在德國歷史中次實現(xiàn)了全國統(tǒng)一的、直接適用的水管理法。德國亥姆霍茲研究聯(lián)合會環(huán)境研究中心研究員沈百鑫告訴記者:“德國水體治理可以總結為:一個理念,即綜合治理;兩個標準,即環(huán)境質量標準和*技術標準;三個立足點,即設施、水危害物質和特別保護區(qū)。”德國對廢水處理執(zhí)行相當高的標準。德國聯(lián)邦能源與水經(jīng)濟聯(lián)合會的資料顯示,與歐盟許多其他國家相比,德國的廢水幾乎按歐盟zui高標準進行處理。“水供給和處理的長期安全性、高飲用水質量、高廢水處理標準、高客戶滿意度以及細心保護水源”的“五支柱”原則成為德國水務行業(yè)。德國柏林水務中心CARISMO項目以zui大化利用污水中有機物質的新技術,獲得了2014年德國可持續(xù)發(fā)展獎。
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