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专家交流 : 厌氧氨氧化技术在水处理中的应用

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学社博客 发表于 2019-11-12 11:19 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
在新的环保形式下,新技术、资本与市场的有机结合将不可避免如期到来,高效、节能的环保新技术将受到热烈的追捧,厌氧氨氧化技术不依赖于碳源,无异于给氨氮废水处理带来新的颠覆。
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2 [: G& n4 b( [1 C厌氧氨氧化技术在氨氮废水处理中的技术沙龙如期在“污水处理技术交流群”展开交流,虽然本次交流内容未涉及到厌氧氨氧化技术参数层面,但讨论热烈,说明环保技术人才对该项技术的期望极大,了解与研究该项技术对我国环保工程应该会起到极大的推动作用。
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9 r6 V" a/ Y& w* A. W小编根据群内专家的交流内容,综合整理,分享给圈内外环保工作者,理解新技术,掌握新技术,始终站在环保科技的前沿。
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- M5 R& B/ F4 g2 V5 S$ o' A2 t厌氧氨氧化起源:" v6 \) L% X$ N8 Q5 |$ A2tech.cn

/ X8 ?6 w' A5 [. L- I20世纪80年代末,荷兰Delft工业大学开始研究三级生物处理系统。在试运期间,Mulder等人发现,生物脱氮流化床反应器除了进行人们所熟知的反硝化外,还进行着人们未知的某个反应使氨消失了。进一步观察发现,除了氨不明去向外,硝酸盐和亚硝酸盐也有一半以上不明去向。而且伴随着氨与硝酸盐(亚硝酸盐)的消失,产气率大幅度提高,气体中的最主要的成分为N2。+ n* t; ^3 A0 n- Q* P0 f2tech.cn
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对生物脱氮流化床反应器所做的氮素和氧化还原平衡发现,氨与硝酸盐之间的反应基本上按照反应3所预期方式进行。理论值与实测值非常接近。7 B5 S5 O5 @1 Q4 s* C2tech.cn

" |7 r* L. ?* B7 a为了对这一反应结果进行确认,Mulder等人进一步做了分批培养实验。实验证明,氨确实与硝酸盐同步转化;硝酸盐耗尽时,氨转化也停止;添加硝酸盐后,氨转化继续进行。伴随氨和硝酸盐的转化,累计产气量增加;转化停止时,累计产气量不变。气体的主要成分是N2。/ c5 |6 b: f$ W! q! f8 n) t2tech.cn
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至此,Mulder等人认为,生物脱氮流化床反应器中的氨和硝酸盐转化是按Broda所预言的方式进行的,并将其称为厌氧氨氧化。( |) l8 u! L! ]( r% Y( U/ X2tech.cn

. d4 a* Q2 q$ y  E5 U* k" {1990年,荷兰Delft技术大学Kluyver生物技术实验室开发出厌氧氨氧化工艺,即在厌氧条件下,微生物直接以NH4+做电子供体,以NO2-为电子受体,将NH4+或NO2-转变成N2的生物氧化过程。由于厌氧氨氧化过程是自养的,因此不需要另加COD来支持反硝化作用,与常规脱氮工艺相比可节约100%的碳源。* Y/ L1 e9 u6 Z% }9 n2 V2tech.cn

0 m; h6 i+ V; t# w( D而且,如果把厌氧氨氧化过程与一个前置的硝化过程结合在一起,那么硝化过程只需要将部分NH4+氧化为NO2--N,这样的短程硝化可比全程硝化节省62.5%的供氧量和50%的耗碱量。Sharon-Anammox(亚硝化—厌氧氨氧化)工艺被用于处理厌氧硝化污泥分离液并首次应用于荷兰鹿特丹的Dokhaven污水处理厂,其工艺流程如图1所示。- T* _; r" U8 M- T8 ?" y  d2tech.cn
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6 d" [5 b/ T+ a; _1 ]8 a" L4 l赵立功(上海敏慎环保):该公司代理荷兰技术,基于厌氧氨氧化的高效脱氮新工艺-NAS技术(anammoxinactivesludge),新活性污泥法。, a' l7 t: o: U, f, N* M- q2tech.cn

! K9 P  Y4 u4 p" [- w周保昌(南京瑞洁特):红菌是否是业内对厌氧氨氧化菌的俗称。
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赵立功(上海敏慎环保):2014年是“活性污泥法”诞辰100周年,很多国际机构举行了盛大的庆典,“活性污泥法”至今仍是污水处理系统的“中流砥柱”,但也存在很多问题:首先,污水处理行业作为“绿色家族”的天生一员,却与可持续发展理念渐行渐远。$ K8 S+ ^, b* }2tech.cn

! Q: q! M# X: w- u) B以高能耗为代价实现的污染物削减与减排,形成了“减排污染物、增排温室气体”的尴尬局面。其次,在城市污水处理发展过程中,缺乏满足社会、环境可持续发展的水质标准。采用简单“一刀切”的方法处理地域不同和经济发展不平衡等重大差异性问题,不利于生态敏感地区的水质保护以及缺水地区的水资源问题的根本解决,在环境保护的天平上失去了应用的分量。
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最后,在实践中,缺乏对人与自然和谐共处的思考与追求。主要表现在以下方面:一是污水处理厂产生的污泥与自然环境不和谐;二是污水处理厂与周边的社会环境不和谐。
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许贵博(威立雅工业水处理):能耗是个问题。% e2 n, O- f1 e# _: \2 y2tech.cn

$ _$ @* b  ^# @& e周保昌(南京瑞洁特):是否在实际工程中,已经明确了在厌氧环境下,微生物直接以NH4+做电子供体,以NO2-为电子受体,将NH4+或NO2-转变成N2的生物氧化过程。
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. X! v" v* Q. N4 o, N赵立功(上海敏慎环保):是的$ d. f6 \7 _. `; h8 ?2tech.cn
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倪巍(碧州环保):传统低氨氮不明显,高氨氮非常明显。6 I7 U$ c5 S6 x3 F2tech.cn
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赵立功(上海敏慎环保):采用新理念设计的污水处理厂应该是这样的:1.使出水水质满足水环境变化和水资源可持续循环利用的需要;2.大幅提高污水处理厂能源自给率,在有适度外源有机废物协同处理的情况下,做到零能耗。3.追求物质合理循环,减少对外部化学品的依赖与消耗。4.建设感官舒适、建筑和谐、环境互通、社区友好的污水处理厂。" n: R% S9 ^& @# V# M2tech.cn
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提及以上内容,主要我公司的核心技术是生物系统工程,厌氧氨氧化是其中一部分。如下图:9 J4 x, {+ q9 @+ [2tech.cn
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  {7 p8 p7 T2 S7 u% g8 s6 ^9 ]在这个工艺中,真正实现了“低碳、节能、资源化”的目标,废水中的有机物采用厌氧的方式,可以实现沼气资源化、而且运行费用低廉。废水厌氧工艺后,可以选择磷回收的方式,来回收“磷、氮”资源。剩余的氨氮,采用节能的厌氧氨氧化,以达到去除的目的。整个工艺污泥产量少,还可产生沼气、磷肥等资源。
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© 声明:本文仅表作者或发布者个人观点,与环保学社[2TECH.CN]无关。其原创性及陈述文字、内容、数据及图片均未经证实,对本文及其全部或部分内容、图片、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺,仅做参考并自行核实。如有侵权,请联系我们处理,在此深表歉意。

精彩评论2

 楼主| 学社博客 发表于 2019-11-12 11:29 | 显示全部楼层
叶丰(宁波环科院):蓝色工厂。9 S  d. S! U% f" j4 J2tech.cn

. d. S( w4 E9 w! Q& A赵立功(上海敏慎环保):蓝色工厂的概念挺好。在资源化的基础上,才能鱼和熊掌兼得。
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8 j1 x; ]# X% J1 V6 j( `9 H  ^# l4 m( c刘家兄弟:磷以后会稀缺,很有收集前途。( J& \4 P% m/ u# k* M2tech.cn

% F( S7 b: \: i4 L5 T$ T; a袁征(圣源碧澄环保):应该是在达标的前提下,资源化的利用,并且把能耗降低。) L8 g% r. @$ M4 i2tech.cn
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赵立功(上海敏慎环保):我们碰到一个做发酵的企业,其废水COD在5000mg/L左右,磷含量100mg/L,氨氮在800-1200mg/L。该股废水我们提出的思路是:厌氧-磷回收-厌氧氨氧化-出水回用。其实都是比较简单的技术,关键是否有资源化的理念。
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周保昌(南京瑞洁特):充分利用废水中的资源。4 u* c* N; P. i9 h$ o2tech.cn

3 F7 a4 ]" _% t以上的交流前奏,让在线的160多环保环保专家迫不及待的要求来点猛一点的料,交流关键厌氧氨氧化技术。6 i# ^4 K4 O8 w2tech.cn

: w' m) D& i9 u& c- S& r周保昌(南京瑞洁特):对于碳氮不平衡废水,采用厌氧氨氧化技术是一种革新,期待一些关键内容。# n( K% {: Q8 D; {7 @- J* O2tech.cn

/ p. k6 \& P5 X- ~2 W3 X冀世锋(上海海洋大学):关键就是厌氧氨氧化工程化难度大。( z+ D# D4 U! z8 F2tech.cn
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赵立功(上海敏慎环保):厌氧氨氧化,目前在国际上比较成熟的工艺是OLAND和SHARON-ANAMMOX工艺。2 C2 P7 W) g) w% A2tech.cn
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周保昌(南京瑞洁特):OLAND工艺是基于亚硝酸型硝化-厌氧氨氧化脱氮技术而开发的生物脱氮新工艺.该工艺首先采用限制溶解氧浓度实现氨氮的部分亚硝化并实现亚硝酸盐氮的浓度积累,接着进行厌氧氨氧化反应,从而达到去除含氮污染物的目的.与传统生物脱氮工艺相比,该工艺具有耗氧量少、污泥产量少、不需外加碳源等优点。/ H) H& q. R' O0 a+ z- d0 Q2tech.cn

* J1 W; O1 g6 X5 O# x+ B  Y9 P: YSHARON-ANAMMOX工艺(部分亚硝化厌氧氨氧化脱氮工艺即Sharon-anammox,简称SH-A工艺)节能型污水生物脱氮技术的核心是通过专属微生物的生化反应来高效分解污水中的有机物、氨氮等污染物质,是一种兼有高效脱碳除氮功能的复合型生物处理先进工艺。与传统的A/O工艺相比,该工艺具有以下优点:; w% P5 v. z+ _8 [2tech.cn
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1.投资节省。由于SH-A节能型污水生物脱氮新技术取消了硝化液回流池,缩短了处理工艺流程,减少了工艺处理单元及构筑物数量,缩小了构筑物体积,节省了构筑物及附属设施的建筑量,与同样处理规模的A/O或A2O工艺污水处理系统相比,可减少基建投资30%以上。
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" ~+ \$ r8 u' ~; o: w4 V2.运行成本低。本专利技术脱氮效果与硝化液回流比、原水中的C/N比无关,无需外加碳源,减少了投碱量,节省了药剂消耗量,不但降低了运行成本,也避免了药剂的二次污染;由于不需硝化液的回流,大大节省了动力消耗,降低了运行成本。与同样处理规模的A/O或A2O工艺污水处理系统相比,可节省运行成本25%以上。
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3.处理效率高。采用SH-A节能型污水生物脱氮新技术对污水进行处理后,出水CODcr<100mg/L,NH3<15mg/L,酚和氰化物均低于0.5mg/L,总氮脱除率在80%以上,达到国家<<污水综合排放标准>>(GB8978-1996)的一级标准要求。2 S4 X  C5 C) v( p9 T2tech.cn

- r& G8 r+ D, T6 I- u6 H$ L" x  `4.废水可回用。经过本工艺技术处理后的焦化污水能够达到相应的回用水标准,可用于熄焦,若经进一步深度处理可使焦化污水中的CODcr<15mg/L,可回用于厂内循环冷却水系统,达到节约水资源、清洁生产、保护环境的目的。
8 T$ q6 a3 C7 V4 O7 G' M/ G6 N, R# C1 d9 R: [0 T2tech.cn
赵立功(上海敏慎环保):OLAND工艺的关键是污泥的颗粒化。厌氧氨氧化细菌是一个菌属,而OLAND工艺要实现在一个反应器中控制溶解氧,来实现同步亚硝化和厌氧氨氧化。不管什么工艺,都需要把水中的50%左右的氨氮转化为亚硝酸氮。
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第二步是剩余的氨氮和亚硝酸氨反生生产氮气,以气态去除,到达废水中去除氨氮和总氮的目的。如果在一个反应器中,这2种反应同时发生,就需要污泥的颗粒化,外部的是亚硝酸菌,内部是厌氧氨氧化菌。我所见的工程,应该该技术大部分是进水氨氮波动不大、发酵废水项目。
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  |* Z6 Q$ `" h* s3 z3 }$ U4 o4 C/ xleaderman:我们有在台湾厌氧氨氧化案例。如图:
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4 P6 o: _: x7 d% B0 M+ S% m甘琦(陆博新材料):MBBR技术应该也可以实现。
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# i1 m  b) Q) \0 ]/ Q8 Z倪巍(碧州环保):SBR、MBBR,颗粒化都有工程案例。
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8 w$ s3 a1 s- L2 }* V6 V+ W2 u$ T赵立功(上海敏慎环保):还有另外一种工艺,就是亚硝酸化和厌氧氨氧化过程在独立的反应池内,实现亚硝酸化和厌氧氨氧化。我们目前在国内一个合成皮革废水上,应用了NAS工艺。
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  g  X* A0 j9 Z5 c' n叶丰(宁波环科院):厌氧氨氧化实现的关键点是什么?工程化最大的限制因素是什么?! R* _3 A" i9 G! i5 a2tech.cn

5 W& `8 V' g& w5 g赵立功(上海敏慎环保):目前,限制厌氧氨氧化的技术应用,主要是菌种。
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倪巍(碧州环保):进水条件、原水水质决定是否可以用ANAMMOX工艺。, L4 L6 m: {0 D' u. s( u2tech.cn

& r! F) g* ^$ w. F赵立功(上海敏慎环保):厌氧氨氧化菌的时代周期太长,培养难度不大,但增值慢。
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leaderman:( w( ?+ Y& p, V) h) a7 Z* B2tech.cn

* z+ d8 Y# U. @/ ^% F 环境学社4.jpg + q% o! a9 i; s- t2tech.cn
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赵立功(上海敏慎环保):目前我们的菌种均从国外运过来,基本接种50%左右,初步实现废水的氨氮达标,然后再控制总氮的达标。
  k$ y/ O9 s* M( f& F8 S
- p% H/ j# B5 I7 k- i3 L1 F叶丰(宁波环科院):现场制约的因素最大的是进水负荷波动?还是反应工艺参数的控制?
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冀世锋(上海海洋大学):合成革废水COD会比较高,COD对菌种培养有限制没?* x; T8 l% m0 e4 @' `- M& Z" L  s2tech.cn
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 楼主| 学社博客 发表于 2019-11-12 11:36 | 显示全部楼层
倪巍(碧州环境):回答了冀世锋的问题,有影响。: i/ u5 k: ]! [1 b7 S& M2tech.cn

% K; [1 O/ P& P0 }+ s7 v: s7 Y, m赵立功(上海敏慎环保):厌氧氨氧化菌只要控制好条件,不需要补充,而且还可以增值。目前我们和客户谈的系统稳定后,我们代销污泥。% ]- E' G. x  S! G' Z/ I; X2tech.cn
8 W* D6 W: a) T  l2tech.cn
以前很多污水处理厂污泥需要处理,现在NAS系统污泥可以销售。
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环境学社5.jpg : M, D# P) E( l9 o% l8 p5 |4 u8 O4 |5 F2tech.cn

" d0 k, x2 e$ }& @+ ~冀世锋(上海海洋大学):BOD影响厌氧氨氧化大吗?如何消除异氧菌的竞争。& A: N# B+ @4 p- h* m5 Y1 G2tech.cn

' T) v  c+ E# N, ~5 s& \6 b赵立功(上海敏慎环保):思路是这样的,先用厌氧将COD去除,然后在厌氧氨氧化。) o9 {2 L) [" @  B  p9 B& e7 Q2tech.cn

" P5 t- c) c( Y0 _2 p周建民(康洁水务):厌氧氨氧化细菌时代周期比较长,所以我认为应该尽量提高实际泥龄,为了使厌氧氨氧化细菌能优势生长,控制易降解有机物的量也是关键。在合成革废水中恰好能满足这样的条件。) n- p4 x2 ]  J3 \2tech.cn
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赵立功(上海敏慎环保):其实国外的系统设计中,一般认为好氧曝气不应该用在去除COD上。
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周保昌(南京瑞洁特):厌氧氨氧化菌的倍增时间是11d,ANAMMOX工艺的泥龄越长越好。是否可以结合厌氧膜生物反应器(AN-MBR),能实现更为稳定的厌氧氨氧化系统。+ q2 H' {: b. h+ P8 @2tech.cn
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倪巍(碧州环保)、冀世锋(上海海洋大学):认同以上观点。
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- D, U9 [; Z/ ~& v! c" q5 L周建民(康洁水务):我在08年陕西理想化工做过一个合成氨废水,根据一些常规数据我一直在思考应该是发生了类似厌氧氨氧化或者短程硝化与反硝化过程。& @+ ^3 ^8 }8 j" @  s( z2tech.cn
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赵立功(上海敏慎环保):其实合成革废水的COD很高,一般在3000mg/L以上,TN也很高,在600mg/L以上,如不经过厌氧,氨氮很难释放出来。
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) a0 S0 D1 ]5 r$ l8 O经过厌氧后,有机氮转化为氨氮,COD得到了降低,正好采用厌氧氨氧化工艺。(合成革废水主要是二甲基甲酰胺、二甲胺和三甲胺)
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  @. C% ^- J: K! ~周建民(康洁水务):MBR是有研究确实培养出厌氧氨氧化菌的。
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赵立功(上海敏慎环保):我们在工业废水上应用厌氧氨氧化,主要是用MBR做泥水分离。  X2 e* r# G; z4 Q. A# x% _2tech.cn
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leaderman:
2 @/ o3 X: F/ T7 P/ u  f6 B
9 y' b  z2 X% ~7 n$ L5 ?. r$ E( T 环境学社4.jpg ' O  T3 E  L# C9 [2tech.cn

% I0 b. W3 A/ N. E周保昌(南京瑞洁特):在研究所曾经主要研究厌氧膜生物反应器技术,与厌氧氨氧化技术的结合,可能更适应于厌氧氨氧化技术,可共同开发。
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- W- n# w8 B( w; T赵立功(上海敏慎环保):荷兰COLSEN公司NAS-MBR是第一代厌氧氨氧化技术。0 m3 W5 C/ _% C6 W5 h! g2tech.cn
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周建民(康洁水务):MBR微生物群落比较丰富,可能会影响厌氧氨氧化细菌的繁殖。% b- }* T, x, w+ ~  k2tech.cn

9 G8 d7 X& v3 I5 T5 ~8 b周保昌(南京瑞洁特):如果我们能从亚硝酸态入手,可能对理解NAS有关键作用。: J  y" R5 n0 L7 ~! R2tech.cn

0 p  Z- W* e7 X1 R+ N& b短程硝化与反硝化过程:在短程硝化与反硝化的两个主要步骤中,反硝化技术容易控制实现,因此硝化过程中稳定持久的获得亚硝酸成为技术关键,实现硝化出水亚硝酸高比例的控制技术也是研究的重点。目前能在一定时间内控制硝化处于亚硝化阶段的途径有四种:1.亚硝酸细菌的纯种分离与固定化技术;2.控制温度造成不同增长速率形成“分选压力”的SHARON途径;3.游离氨抑制硝酸细菌增长的选择性抑制途径;4.控制硝化细菌基质造成两类细菌增长速率不同的氧缺乏竞争途径。  R. l2 i( j' N, ?# J1 _0 M2tech.cn

6 C+ w8 ?& ^! t赵立功(上海敏慎环保):做膜的朋友放心,厌氧氨氧化菌和膜的结合绝对是绝配。氨氮转化为硝酸氮没有价值,只要亚硝酸氮才可以与氨氮结合,转化率才高。其实进水氨氮在3000mg/L都可以采用厌氧氨氧化技术,不用担心应用问题。关键是系统怎么设计,怎么为菌种提供一种良好的生存环境。NAS比较大的优势是节省运行费用。我们做过对比,同样去除氨氮,采用A/O工艺和NAS工艺,后者可以最少节省40%的运行费用。
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其实NAS-MBR的结合也很简单,MBR段还是用曝气做冲刷就可以,单独设置膜池,曝气对系统影响不大。对NAS技术,控制的要点就是控制亚硝酸阶段。
# c" ]' z/ \: z5 f* z! d
; ^" Q$ S  d$ F% F7 ?% i因内容太多,信息发转速度快,可能存在其他朋友的讨论,不能一一展现出来,尽情谅解。期待下次主题讨论。如有观点不统一,以上观点均只代表个人观点,不代表行业观点。
' d$ |. ]' O" [' o) d6 n" A; H& k; q0 v( G# V2tech.cn
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