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国内外环保市场的分析洞见及深度研究报告

极限脱氮哪家强?

水和污水处理 污水 水处理
作者:宇墨智库 发表时间:2019-10-08

脱氮技术是这几年我国污水处理技术的发展热点,TN排放标准从20mg/L(一级B)、15 mg/L(一级A),提升为10mg/L,甚至5mg/L(昆明A标),逐渐向极限脱氮迈进。相较于总磷,业界对于总氮排放标准的质疑之声从来没有消失,主要争论点在硝态氮在湖泊水华中的作用,主要依据是北美五大湖区及北欧的一些案例。但是我们必须看到,2016年美国佛罗里达州的氮磷排放限值提高至TN<3 mg/L、TP<0.1 mg/L,而澳大利亚的总氮排放限值也<10 mg/L。虽然美国许多州都没有对总氮和总磷作限制。但是随着富营养化问题的加剧,美国对废水脱氮的需求正在增加。业内人士普遍认为更严格的氮磷排放限制法规将会逐步由东向西推广,在刚刚结束的北美水环境联盟的年度技术及展览会WEFTEC上,脱氮技术也成为讨论的焦点,关注点集中在传统脱氮工艺节能降耗,以及新兴脱氮工艺产业化推广。在我国,纬度差异大,人口密度高,污染现状不同,水体承受能力也不同,一些重要的大型湖泊水库面临的富营养化问题至今没有得到解决,因此对于脱氮技术的多样性和大规模应用潜力需求更复杂,或许以下的一些海外技术和案例能够为您寻找到新思路。

基于传统工艺的提标改造技术

污水厂提标改造的难点主要在于脱氮。在当前提标改造的脱氮技术路线中,一些脱氮工艺存在碳源增加带来的药剂成本大幅提高,或者场地的增加、运营维护的复杂性等诸多问题,尚不具备技术、管理与资本的可持续发展。经过近20年的发展,中国污水处理厂的主要矛盾已从有机污染物去除转变到氮磷污染物的去除,特别是氮磷去除率普遍不高,成为当今污水处理厂亟待解决的主要问题。

目前工业界关注较多的脱氮技术主要包括生物法,电化学法和物理法(如反渗透、离子交换)。对于市政污水,唯一可行的办法也许只有生物脱氮,依靠微生物的氧化还原作用将污水中的氮去除。传统脱氮方法主要是A2O工艺好氧硝化-厌氧反硝化过程,该工艺经过了100多年的发展,能够很好的去除污水中的氮,然而,该过程需要较多的碳源以及能耗,运行成本高,造成巨大的资源与能源的消耗。其他的技术也在不断发展并用于改进现有活性污泥处理装置,实现节能降耗这一类技术包括流动床生物膜反应技术(MBBR)和集成固定膜活性污泥工艺(IFAS)。

作为生物膜技术的典型代表,MBBR/IFAS工艺在全球有上千座污水处理厂的广泛运用。未来MBBR/IFAS工艺将在了解生物膜机理方面不断深化,尤其是在生物膜模型方面,特别是有关生物膜水动力学方面的特征。其运用的场合不只限于有机物去除及硝化,还可用于反硝化以及厌氧氨氧化。

  • 短程硝化-反硝化工艺

在传统理论中主要依靠的是亚硝化细菌和硝化细菌两种微生物将氨氮转化成氮气。若需要对两种方式进行生态选择,需要在污泥中使亚硝化细菌转变成为优势菌群,并淘汰或减少硝化细菌数量,在亚硝化阶段充分发挥硝化作用,然后直接对其进行反硝化处理,该种方式能够显著缩短脱氮的反应进程。该工艺在实际应用中能够有效节省能源,与传统工艺相比,减少大约25%的溶解氧消耗,40%左右的碳源及减少50%的污泥产量。目前该工艺在垃圾渗滤液脱氮处理中应用较多,主要采用SBR进行处理,通过控制DO浓度,将氨氮氧化成亚硝氮后直接进行反硝化,完成垃圾渗滤液的脱氮处理。控制好运行条件是该工艺实现稳定运行的关键,较理想的条件为反应温度在25oC以上,DO浓度控制在~1.0mg/L。

  • 生物滤池强化脱氮技术

作为未来水厂重点技术,生物滤池强化脱氮技术可用作污水生物处理前置工艺取代初沉池,大幅提高抗冲击负荷,强化除氮。韩国的BKT21(Tomorrow Water)公司针对现有污水处理厂活性污泥工艺提标改造投资大、能耗高等痛点,开发BBF升流式生物滤池强化除氮技术,去除60%SS、50%BOD,得到无机碳源,同时强化反硝化过程,能够降低能耗,节省80%占地,提高总磷去除。同时该技术也可作为深度处理工艺,替代现有的曝气生物滤池,节能降耗,同时加强反硝化。

BBF工艺示意图

 

新兴脱氮技术

结语

随着氮排放标准的提高,脱氮成为污水处理厂提标改造的难点技术。在传统硝化反硝化脱氮工艺基础上,如何进一步强化除氮,节能降耗成为近期水厂改造热点。而对于Anammox、MABR以及好氧颗粒污泥等新兴生物脱氮技术的关注点主要在于加强系统稳定性,提高处理效率。在氨氮含量很高的难生物降解废水处理领域,电化学技术或许可以成为未来值得重点关注的非生物脱氮技术。

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