短程硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺研究

江 海 曾毅夫

(凯天环保科技股份有限公司， 长沙 410100)

短程硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺研究

江 海 曾毅夫

(凯天环保科技股份有限公司， 长沙 410100)

短程硝化；厌氧氨氧化；城镇污水；脱氮工艺；工程化关键问题

1 试验

1.1 试验装置

试验工艺流程如图1所示。试验以A2O工艺装置作为短程硝化反应器，通过调整DO、pH等参数实现短程硝化反应，短程硝化反应器出水经沉淀后，以上向流进入生物膜式厌氧氨氧化反应器，最终出水排放。

短程硝化反应器材质为有机玻璃，曝气区有效容积16 L。厌氧氨氧化反应器采用UPVC管制作而成，有效容积5 L，内部装填柱状活性炭，中部设观察孔，顶部出水区采用三相分离器结构。

图1 试验工艺流程

1.2 试验用水用泥

采用人工配水及少量焦化废水、酶制剂废水的混合水作为试验原水，其水质见表1，试验期间控制原水碳氮比为3～6。

表1 试验用水水质

接种污泥取自星沙污水处理厂沉淀池回流污泥，该接种污泥因原水混有部分工业废水成分略带黑色。

1.3 试验方法

1.4 分析项目与方法

2 结果与分析

2.1 控制DO启动短程硝化反应

图2 短程硝化反应启动过程

2.2 pH对短程硝化反应的影响

图3 pH对短程硝化反应的影响

2.4 COD去除及对短程硝化反应的影响

短程硝化工艺试验期间，进水、出水的COD变化如图5所示，COD去除率维持在70%以上，短程

图对短程硝化反应的影响

硝化出水COD基本低于100 mg/L，经过生物膜厌氧氨氧化反应器进一步去除后最终出水可达60 mg/L以下，符合GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级B标准。进水COD增加到1 000 mg/L以后，因曝气量较低，供氧不足，COD去除率下降。

图5 短程硝化工艺对COD的去除

图6 COD对短程硝化反应的影响

2.5 温度对短程硝化反应的影响

图7 温度对短程硝化反应的影响

2.6 水力停留时间对半短程硝化的影响

图8 水力停留时间对短程硝化反应的影响

2.7 厌氧氨氧化反应的启动

3 工程化关键问题讨论

城镇污水的短程硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺具有节能降耗、不需外加有机碳源、污泥产量小、总氮去除效果好等突出优点，但欲实现普遍的工程化应用还有诸多关键问题亟需解决。

3.1 短程硝化反应稳定高效控制

图9 短程硝化污泥与好氧活性污泥比较

3.2 厌氧氨氧化反应的快速启动

3.3 COD和P的去除

城镇污水是一种典型的低碳氮比污水，有机碳源不足常导致污水处理厂出水总氮超标。短程硝化-厌氧氨氧化工艺不仅节约能耗，还不需外加有机碳源，在城镇污水处理领域有潜在的应用前景。但该工艺应用于城镇污水处理，必需考虑COD、P等关键污染物的同时高效去除。研究初步表明，最终出水COD基本满足GB 18918—2002一级B标排放标准，但还有进一步提高的空间。对于P的去除效果则还有待深入研究。如何设计合适的工艺流程尤其是污泥回流系统，保证适宜污泥龄、尽量提高容积利用率的同时，实现高效除P也是该工艺工程化应用前必须解决的关键问题之一。

3.4 低温运行调控措施

图10 投加NaNO2后ANAMMOX区颜色变化

3.5 抗负荷冲击运行特性及系统恢复

4 结论与建议

(2) 短程硝化反应可同时对COD进行有效去除，出水COD基本满足GB 18918—2002一级B标污水排放标准。

(4) 低温条件下，短程硝化、厌氧氨氧化反应速率非常低，限制了短程硝化-厌氧氨氧化工艺的工程化应用，低温运行调控措施尚待深入研究。

(5) 实现短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺的工程化应用，需解决短程硝化反应稳定高效控制、厌氧氨氧化反应快速启动、COD和P等关键污染物的同时去除、低温运行调控措施、工艺抗负荷冲击运行特性及异常运行后的快速恢复等关键问题。

[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]马斌,张树军,王俊敏,等.A/O+Anammox工艺处理低C/N城市污水的脱氮性能[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2011, 42(8): 2526-2530.

[5] 王元月, 魏源送. 新型控制模式下短程硝化/厌氧氨氧化法处理污泥水[J]. 中国给水排水, 2013,29(17): 24-27.

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

[7] 郑平, 徐向阳, 胡宝兰. 新型生物脱氮理论与技术[M]. 北京: 科学出版社, 2004:10-203.

[8] 祝贵兵, 彭永臻, 郭建华. 短程硝化反硝化生物脱氮技术[J]. 哈尔滨工业大学学报, 2008, 40(10): 1552-1557.

[9] 陈文兵, 张云, 田猛. 短程硝化过程影响因素与控制条件分析[J]. 山东建筑大学学报, 2010, 25(4): 441-444.

[10] 薛占强, 李玉平, 李海波, 等. 短程硝化/厌氧氨氧化/全程硝化工艺处理焦化废水[J]. 中国给水排水, 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，硕士，工程师，研究方向：水处理工程设计及工艺研究。E-mail：jhdyx163@163.com

X703.1

A