通过研究可知,ANAMMOX工艺的污泥活性及其反应器能力都远远高于活性污泥法中的硝化/反硝化(见表1),从而充分表明ANAMMOX工艺可以有效脱氮。2 i8 l8 Q0 _1 W' e% S" V! J2tech.cn
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ANAMMOX工艺的研究进展
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由于氨氧化菌生长缓慢,因此通常选用具有较长污泥龄的反应器来进行研究,如厌氧流化床反应器。此外,固定和UASB,SBR等反应器也可用于ANAMMOX工艺。继MuIcer等人在反硝化流化床中发现并研究ANAMMOX工艺之后,Graaf等人采用一个2.5L的流化床反应器进行了进一步的研究。
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反应器初期的进水为一个产甲烷反应器的出水,进水流量为600mL/1,回流量为47L/1,反应器内水力上升流速约为24m/1。反应器的温度为36C,pH为7,HRT为4.21,当进水NH3-N和NO-2-N分别为6mmOI/L时,几乎全部的氨都被去除了。随后,进水改为人工配制的无机废水,温度降低到30C,反应器进水的NH3-N和NO-2-N浓度从5mmOI/L逐步上升到30mmOI/L,NH3-N最高负荷达到3.1kg/(m3・c)。1 g: b! E+ K- l3 m- S2tech.cn
( n/ W8 X( \' j; Y7 [4 dStrOus等人分别采用流化床和固定床反应器进行了厌氧氨氧化研究。流化床反应器高70cm,直径7cm,总容积为2.5L,填料为直径0.3~0.6mm的沙粒。该反应器采用了流量约为47L/1的回流,反应器内的水力上升流速约为12m/1。进水分别采用人工配水和污泥消化后的上清液,HRT分别为22~421,3.51~11c,反应温度为36C,pH则控制在8。进水NH3-N最大负荷分别为1.0kg/(m3・c)和1.2kg/(m3・c),氨的去除负荷分别为0.8kg/(m3・c)和0.7kg/(m3・c)。他们所采用的固定床反应器,高60cm,直径5.5cm,有效容积1.4L,总容积2L,内装有1.2L直径为3~5mm的烧结玻璃球作为填料。HRT为6~231,回流量为30L/1,温度为36C,pH为7。进水NH3-N和NO-2-N浓度为70~840mg/L,总氮的去除负荷达到了1.1kg/(m3・c),氨氮去除率为88%,NO-2-N的去除率为99%。 h+ R% L. p8 z) o* T2tech.cn
9 _4 l( b) u% o% N" p郑平采用ANAMMOX污泥,以荷兰鹿特丹污水处理厂消化污泥压滤液成功运行了一个2.5L的UASB反应器,并以氧化沟污泥成功地启动和运行了另外一个1.26L的UASB反应器。% t( f" M. V t. A. b) U2 h2tech.cn
此后胡宝兰等人在此基础上继续以UASB反应器进行研究,该1.26L的UASB反应器高60cm,内径6.0cm,在水力停留时间为0.5c的条件下,NH3-N和NO-2-N平均负荷分别达到0.8kg/(m3・c)和0.85kg/(m3・c),平均容积去除负荷分别为0.752kg/(m3・c)和0.834kg/(m3・c),去除率分别保持在92%和97%以上。" ?7 X! v/ Y6 T2tech.cn
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此外,Jetten等认为序批式反应器(SBR)也适于用作ANAMMOX反应器,并成功地运行了一个SBR反应器,他们认为SBR能有效保持生物量( 90%),适宜世代期长的ANAMMOX菌群的生长。此外,StrOus等人采用1个15L和1个2L的SBR,在32~33C下,以ANAMMOX污泥为接种污泥,研究了SBR长期富集厌氧氨氧化菌的性能。ANAMMOX工艺目前所能达到的负荷并不高。6 k w; A1 s h$ g2tech.cn
9 [0 X l5 y; t \' |$ _& r5 cStrOus等人研究表明,在以污泥消化出水作为进水时,ANAMMOX反应器中氨氮所达到的最高容积负荷为1.34kg/(m3・c),而总氮负荷可以达到2.63kg/(m3・c)。
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早在1977年Broda就预一言自然界应该存在以硝酸盐或亚硝酸盐为氧化剂的氨氧化反应, 1985年荷兰Delft工业大学开始研究三级生物处理系统,在厌氧流化床发现了厌氧氨氧化现象,随后又进行了一系列实验证明了厌氧氨氧化菌是自养型细菌。
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国外的学者目前发现厌氧氨氧化的优势菌种是革兰氏阴性细菌,并且厌氧氨氧化菌的基质谱较窄,一般只限于氨及其代谢中间产物经胺和联胺,联胺是一种能够消除溶解氧的剧毒性物质。" A; o% ~4 X y0 r* d2tech.cn
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strous等人运用SBR反应器成功地确定了Anammox菌的几个重要生理参数生物团细胞产率、最大比氨消耗速率(以单位蛋白质计)、最大比增长率。
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Jetten提出Anammox工艺的温度范围为20-43℃,最佳温度为40℃。在国外,Anammox过程己经在废水生物脱氮领域得到了广泛研究。: A. j+ q% K/ w& n$ J5 C* O2tech.cn
\# J, j% n1 F1 G8 L目前,主要由荷兰Delft工业大学生物技术实验室提出的SHARON/Anammox二工艺和比利时Gent微生物生态实验室提出的有限氧条件下,自养硝化与反硝化工艺等。但是这些工艺在工程应用中还很少见,目前主要处于探索阶段。
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* J' z% e: W* j! q/ v+ w+ rAnammox过程在微生物的特性和反应机理方面有了广泛的研究,但从目前应用研究的情况来看,Anammox微生物团的培养技术还不能应用于实际废水处理工程的自养硝化和氨的厌氧氧化微生物优势种群菌株的培养和富集。
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