脱氮除磷污水处理工艺

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1、脱氮除磷污水处理工艺脱氮除磷污水处理工艺生物法脱氮的理论基础生物法脱氮的理论基础: : 废水中的氮一般以有机氮、氨氮、亚硝酸盐废水中的氮一般以有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮等四种形态存在。其中有机氮占生活污水氮、硝酸盐氮等四种形态存在。其中有机氮占生活污水含氮量的含氮量的40%60%40%60%，氨氮占，氨氮占50%60%50%60%，亚硝酸盐氮和硝酸，亚硝酸盐氮和硝酸盐氮仅占盐氮仅占0%5%0%5%。 氨化菌氨化菌 硝化菌硝化菌 有机氮有机氮氨氮氨氮亚硝态氮、硝态氮亚硝态氮、硝态氮 反硝化菌反硝化菌 氮气氮气生物法除磷的理论基础生物法除磷的理论基础: :生物除磷是利用聚磷菌一类的微生物，

2、能够过量地，生物除磷是利用聚磷菌一类的微生物，能够过量地，在数量上超过其生理需要，从外部环境摄取磷，并将磷在数量上超过其生理需要，从外部环境摄取磷，并将磷以聚合的形态储藏在体内，形成高磷污泥，排出系统外，以聚合的形态储藏在体内，形成高磷污泥，排出系统外，达到从污水中除磷的效果。达到从污水中除磷的效果。 有机磷有机磷 ADP ATP 无机磷无机磷 无机磷无机磷 ATP ADP 有有机磷机磷 释放释放 聚磷聚磷 聚聚 磷磷 菌菌 聚聚 磷磷 菌菌 合成合成 降解降解 溶解质溶解质 ATP ADP PHB PHB ADP ATP 无机物无机物 厌氧段厌氧段 好氧段好氧段 聚聚 磷磷 菌菌 的的 作作

3、 用用 机机 理理 短程硝化反硝化、厌氧氨氧化、短程硝化反硝化、厌氧氨氧化、反硝化除磷理论的工艺：反硝化除磷理论的工艺：中温亚硝化中温亚硝化( (SHARON)SHARON)厌氧氨厌氧氨( (氮氮) )氧化氧化( (ANAMMOXANAMMOXBCFSBCFS工艺工艺SHARONSHARON与与ANAMMOXANAMMOX联合工艺联合工艺PHOREDOXPHOREDOX工艺工艺中温中温亚硝化硝化(SHARON) SHARON SHARON工艺又叫短程硝化工艺又叫短程硝化- -反硝化。反硝化。SHARONSHARON工艺是荷兰工艺是荷兰DelftDelft技术大学开发的一种新型的脱氮工艺。其基本

4、原理可用方技术大学开发的一种新型的脱氮工艺。其基本原理可用方程式表示程式表示, ,即碱度充足的条件下即碱度充足的条件下, ,污水中污水中50%50%的氨氮被亚硝化菌氧的氨氮被亚硝化菌氧化为化为2-2-。因仅一半氨氮被氧化且硝化作用仅进行到亚。因仅一半氨氮被氧化且硝化作用仅进行到亚硝化阶段硝化阶段, ,SHARONSHARON常又称为半硝化。常又称为半硝化。0.50.54+0.754+0.752 0.52 0.52-+2-+0.5+0.52 2该工艺的本质是通过控制环境温度造成两类细菌不同的增长该工艺的本质是通过控制环境温度造成两类细菌不同的增长速率速率, ,利用该动力学参数的不同造成利用该动力

5、学参数的不同造成“分选压力分选压力” ” 。使用无需。使用无需污泥停留污泥停留( (以恒化器方式运行以恒化器方式运行, ,其其SRT=HRT)SRT=HRT)的单个的单个CSTRCSTR反应器来反应器来实现实现, ,在较短的在较短的HRT(HRT(即即SRT)SRT)和和30 4030 40的条件下的条件下, ,可有效地通过可有效地通过种群筛选产生大量的亚硝酸盐氧化菌种群筛选产生大量的亚硝酸盐氧化菌, ,并使硝化过程稳定地控制并使硝化过程稳定地控制在亚硝化阶段在亚硝化阶段, ,以以2-2-为硝化终产物。为硝化终产物。SHARONSHARON工艺适用于含高浓度氨工艺适用于含高浓度氨(500(50

6、0/ /) )废水的处理工艺废水的处理工艺, ,尤其适用于具有脱氮要求的预处理或尤其适用于具有脱氮要求的预处理或旁路处理旁路处理, ,如污泥消化池上清夜的处理。目前荷兰已有两家污水如污泥消化池上清夜的处理。目前荷兰已有两家污水处理厂采用了此工艺。处理厂采用了此工艺。工艺主要有工艺主要有2 2个反应条件个反应条件, ,一是碱度，另一是温一是碱度，另一是温度。从方程式中可看出度。从方程式中可看出1 1+4+4需要需要1 1-3,-3,若若碱度供应不足碱度供应不足, ,会迅速下降会迅速下降, ,若降至若降至6 46 4以下以下, ,反应将停止反应将停止, ,这这与传统的硝化反应相似。另一方面温度要求

7、与传统的硝化反应相似。另一方面温度要求2525以上。温度是以上。温度是用以使亚硝化菌占优势从而控制硝化过程。用以使亚硝化菌占优势从而控制硝化过程。图图1 1显示了温度对亚显示了温度对亚硝化菌和硝化菌的最小泥龄的影响。当温度高于硝化菌和硝化菌的最小泥龄的影响。当温度高于1515时时, ,亚硝化亚硝化菌的最小泥龄低于硝化菌的最小泥龄菌的最小泥龄低于硝化菌的最小泥龄, ,因此在高温度条件下因此在高温度条件下( (图图中为中为35)35)通过控制泥龄通过控制泥龄, ,可将长泥龄的硝化菌清洗出系统可将长泥龄的硝化菌清洗出系统, ,保证保证硝化过程停留在半硝化硝化过程停留在半硝化( (-2)-2)阶段。阶

8、段。除磷脱氮除磷脱氮 DOKHAVENDOKHAVEN污水处理厂在它污水处理厂在它19871987年投入运行后已升级多次。除经济利益的驱动外，年投入运行后已升级多次。除经济利益的驱动外，主要是因为环境标准的不断提高。出水对磷的限制早在主要是因为环境标准的不断提高。出水对磷的限制早在19951995年便已非常严格，要求出年便已非常严格，要求出水磷的浓度最高标准为水磷的浓度最高标准为1 1 mg/Lmg/L。这意味着原始设计不能满足排放要求，处理工艺必须这意味着原始设计不能满足排放要求，处理工艺必须升级。因受场地限制，一种精心设计的化学方法被选择在升级。因受场地限制，一种精心设计的化学方法被选择在

9、 A A段曝气池进行除磷，这是段曝气池进行除磷，这是因为若在因为若在B B段曝气池实施化学除磷会影响硝化过程。一种铁盐、一种混凝剂、一种絮段曝气池实施化学除磷会影响硝化过程。一种铁盐、一种混凝剂、一种絮凝剂被结合在一起用于化学除磷，这种方法称为凝剂被结合在一起用于化学除磷，这种方法称为“三药剂三药剂”方法。这种特殊的方法比方法。这种特殊的方法比传统化学方法能节省传统化学方法能节省40%40%的运行费用。因此，可做到环境与经济效益上的双赢。的运行费用。因此，可做到环境与经济效益上的双赢。从从20062006年起对出水氮的限制将由现在的年起对出水氮的限制将由现在的TKNTKN改为总氮控制。显然，原

10、始设计不能满足改为总氮控制。显然，原始设计不能满足新的要求，不得不寻求适合该处理厂特点的新方法。新的要求，不得不寻求适合该处理厂特点的新方法。SHARONSHARON和和ANAMMOXANAMMOX这两项最新的这两项最新的现代技术因此成了单独处理污泥消化液的首选。根据现代技术因此成了单独处理污泥消化液的首选。根据SHARONSHARON技术原理，带余温的污泥技术原理，带余温的污泥硝化液刚好满足中温亚硝化对温度的需要。硝化液刚好满足中温亚硝化对温度的需要。SHARONSHARON技术除节省技术除节省 1/4 1/4供氧量的特点外，供氧量的特点外，还具有低的投资费用、低的运行费用、不产生化学副产品

11、、运行维护简单、启动容易、还具有低的投资费用、低的运行费用、不产生化学副产品、运行维护简单、启动容易、对高进水对高进水SSSS浓度不敏感、无异味等运行优势。图为一浓度不敏感、无异味等运行优势。图为一SHARONSHARON工艺的现场图片。工艺的现场图片。 SHARON反应器使一半的氨氮氧化至亚硝酸氮（无需控制pH），剩余一半氨氮与转化而来的亚硝酸氮（进水总氨氮的一半）刚好形成11 ANAMMOX所需的摩尔关系，使氨氮和亚硝酸氮自养直接转化为氮气。与传统的硝化/反硝化过程相比，SHARON/ANAMMOX过程可使运行费用减少90%，CO2排放量减少88%，不产生N2O 有害气体，无需有机物，不产

12、生剩余污泥，节省占地50%，具有显著的可持续性与经济效益特点。图4显示了气体循环ANAMMOX反应塔现场实物图片（利用一废弃浓缩池改建而成）。经SHARON/ANAMMOX对污泥消化液单独进行脱氮处理可使整个处理厂出水氮浓度下降至少5 mgN/L，与原始设计相比出水刚好能满足未来出水标准。 SHARONSHARON反应器使一半的氨氮氧化至亚硝反应器使一半的氨氮氧化至亚硝酸氮（无需控制酸氮（无需控制pHpH），），剩余一半氨氮与转化剩余一半氨氮与转化而来的亚硝酸氮（进水总氨氮的一半）刚好而来的亚硝酸氮（进水总氨氮的一半）刚好形成形成11 11 ANAMMOXANAMMOX所需的摩尔关系，使氨氮所

13、需的摩尔关系，使氨氮和亚硝酸氮自养直接转化为氮气。与传统的和亚硝酸氮自养直接转化为氮气。与传统的硝化硝化/ /反硝化过程相比，反硝化过程相比，SHARON/ANAMMOXSHARON/ANAMMOX过程过程可使运行费用减少可使运行费用减少90%90%，CO2CO2排放量减少排放量减少88%88%，不产生不产生N2O N2O 有害气体，无需有机物，不产生有害气体，无需有机物，不产生剩余污泥，节省占地剩余污泥，节省占地50%50%，具有显著的可持续，具有显著的可持续性与经济效益特点。图性与经济效益特点。图4 4显示了气体循环显示了气体循环ANAMMOXANAMMOX反应塔现场实物图片（利用一废弃浓

14、反应塔现场实物图片（利用一废弃浓缩池改建而成）。经缩池改建而成）。经SHARON/ANAMMOXSHARON/ANAMMOX对污泥对污泥消化液单独进行脱氮处理可使整个处理厂出消化液单独进行脱氮处理可使整个处理厂出水氮浓度下降至少水氮浓度下降至少5 5 mgN/LmgN/L，与原始设计相比与原始设计相比出水刚好能满足未来出水标准。出水刚好能满足未来出水标准。ANAMMOXANAMMOX随着氮素污染的加剧，除氮技术的研究和应用引起了人们的关注随着氮素污染的加剧，除氮技术的研究和应用引起了人们的关注. .在氮素污染在氮素污染物的控制中，目前国内外主要采用生物脱氮技术，研究的热点集中在如何改进传物的控

15、制中，目前国内外主要采用生物脱氮技术，研究的热点集中在如何改进传统的硝化统的硝化- -反硝化工艺反硝化工艺. .从微生物学的角度看，硝化和反硝化是两个相互对立的生从微生物学的角度看，硝化和反硝化是两个相互对立的生化反应化反应. .前者借助硝化细菌的作用，将氨氧化为硝酸，需要氧的有效供给；而后者前者借助硝化细菌的作用，将氨氧化为硝酸，需要氧的有效供给；而后者则是一个厌氧反应，只有在无氧条件下，反硝化细菌才能把硝酸还原为氮气则是一个厌氧反应，只有在无氧条件下，反硝化细菌才能把硝酸还原为氮气. .此外，此外，在环境中存在有机物时，自养型硝化细菌对氧和营养物质的竞争能力劣于异养型在环境中存在有机物时，

16、自养型硝化细菌对氧和营养物质的竞争能力劣于异养型微生物，其生长速度很容易被异养型微生物超过，并因此而难以在硝化中发挥应微生物，其生长速度很容易被异养型微生物超过，并因此而难以在硝化中发挥应有的作用；但要使反硝化反应顺利进行，则必须为反硝化细菌提供合适的电子供有的作用；但要使反硝化反应顺利进行，则必须为反硝化细菌提供合适的电子供体体( (通常为有机物如甲醇等通常为有机物如甲醇等).).最近发现，氨可直接作为电子供体进行反硝化反应，最近发现，氨可直接作为电子供体进行反硝化反应，即所谓的厌氧氨氧化即所谓的厌氧氨氧化( (ANAMMOXANAMMOX，Anaerobic Ammonia Oxidati

17、on).Anaerobic Ammonia Oxidation).这一重大的新发这一重大的新发现为改进传统的生物脱氮技术提供了理论依据现为改进传统的生物脱氮技术提供了理论依据. .若能开发利用厌氧氨氧化进行生物若能开发利用厌氧氨氧化进行生物脱氮，不仅可以大幅度地降低硝化反应的充氧能耗，免去反硝化反应的外源电子脱氮，不仅可以大幅度地降低硝化反应的充氧能耗，免去反硝化反应的外源电子供体，而且还可改善硝化反应产酸，反硝化反应产碱而均需中和的状况供体，而且还可改善硝化反应产酸，反硝化反应产碱而均需中和的状况. .其中后两其中后两项对控制化学试剂消耗，防止可能出现的二次污染具有重要作用项对控制化学试剂消

18、耗，防止可能出现的二次污染具有重要作用. . 厌氧氨(氮)氧化(ANAMMOX)氨氮厌氧氧化氨氮厌氧氧化( (ANAMMOX)ANAMMOX)是是19951995年荷兰年荷兰DelftDelft技术大学技术大学MulderMulder等在研究等在研究生物反硝化时发现氨氮和硝酸盐同时消失的现象后开发的一种新的处理生物反硝化时发现氨氮和硝酸盐同时消失的现象后开发的一种新的处理工艺。研究表明，化能自养型细菌可以在无分子态氧的条件下以工艺。研究表明，化能自养型细菌可以在无分子态氧的条件下以CO2(CO32-)CO2(CO32-)作为碳源、作为碳源、NO2-NO2-为电子受体、为电子受体、NH4+NH4

19、+作为电子供体，将作为电子供体，将NH4+NH4+和和NO2-NO2-共同转化为共同转化为N2N2。这一反应过程的发现为利用生物法处理高氨、低这一反应过程的发现为利用生物法处理高氨、低BODBOD的废水找到了一条最优的途径。理论上利用这一原理将比传统工艺节省的废水找到了一条最优的途径。理论上利用这一原理将比传统工艺节省62.5%62.5%的的O2O2, ,同时不需任何外加碱度和有机物同时不需任何外加碱度和有机物( (反硝化菌的碳源和电子供体反硝化菌的碳源和电子供体) )。ANAMMOXANAMMOX反应是一个自发的过程。反应是一个自发的过程。传统脱氮过程：传统脱氮过程：NH4+2O2+0.83

20、CH3OH0.5N2+3.17H2O+H+0.83CO2 NH4+2O2+0.83CH3OH0.5N2+3.17H2O+H+0.83CO2 亚硝酸盐型硝化亚硝酸盐型硝化+ +氨的厌氧氧化过程氨的厌氧氧化过程: : NH4+0.75O20.5N2+1.5H2O+H+NH4+0.75O20.5N2+1.5H2O+H+ NH4+NO2-N2+2H2O(GNH4+NO2-N2+2H2O(G-358kJ/mol) -358kJ/mol) 该反应的微生物属自养型厌氧细菌，生长速率非常低，但将氨氮厌氧转该反应的微生物属自养型厌氧细菌，生长速率非常低，但将氨氮厌氧转化能力非常高，可以达到化能力非常高，可以达到

21、4.84.8kgTN/(m3d)kgTN/(m3d)，最佳运行条件：温度为最佳运行条件：温度为10104343，pHpH值为值为6.76.78.38.3。自养型氨厌氧氧化菌生长慢，启动时间非常长，为使。自养型氨厌氧氧化菌生长慢，启动时间非常长，为使ANAMMOXANAMMOX污泥保留在反应器中并得到足够的生物量，需要有效的污泥截留污泥保留在反应器中并得到足够的生物量，需要有效的污泥截留( (由由此建议用生物膜反应器此建议用生物膜反应器) )。另外。另外ANAMMOXANAMMOX过程的营养需求，是否出现羟胺、肼过程的营养需求，是否出现羟胺、肼类化合物，二氧化氮等代谢中间产类化合物，二氧化氮等代

22、谢中间产 HJHJ物和二次污染问题等都是新工艺实际物和二次污染问题等都是新工艺实际运行中要解决的问题。运行中要解决的问题。前景ANAMMOXANAMMOX工艺的出现为工业污水或生活污水以较可工艺的出现为工业污水或生活污水以较可持续方式脱氮处理创造了新的技术条件。持续方式脱氮处理创造了新的技术条件。ANAMMOXANAMMOX与一与一亚硝化工艺相结合，氨氮能够被直接自养转换到氮气。亚硝化工艺相结合，氨氮能够被直接自养转换到氮气。以此种方式脱氮，传统上需以有机电子供体以此种方式脱氮，传统上需以有机电子供体( (COD)COD)支持支持反硝化的问题便被完全避免。因此，污水中较多的反硝化的问题便被完全

23、避免。因此，污水中较多的CODCOD便有可能被分离而转化为甲烷。进言之，一半以上的便有可能被分离而转化为甲烷。进言之，一半以上的曝气量曝气量( (为硝化为硝化) )被节约。与被节约。与ANAMMOXANAMMOX相结合的亚硝化工相结合的亚硝化工艺可以艺可以SHARONSHARON方式或者在生物膜内实现。方式或者在生物膜内实现。 图图1 1ANAMMOXANAMMOX流化床反应器装置流化床反应器装置1.1.污水污水2.2.亚硝酸盐溶液亚硝酸盐溶液3.4.5.3.4.5.泵泵6.6.取样口取样口7.7.ANAMMOXANAMMOX流化床反应器流化床反应器8.8.恒温水浴恒温水浴9.9.水封水封10

24、.10.湿式气体流量计湿式气体流量计11.11.出水出水BCFS工艺BCFS(BiologischChemischeFosfaatStikstof BCFS(BiologischChemischeFosfaatStikstof Verwijdering)Verwijdering)工艺是由荷兰工艺是由荷兰DELFTDELFT科技大学的科技大学的MarkMark教教授在授在PasveerslootPasveersloot和和UCTUCT工艺及原理的基础上开发的，工艺及原理的基础上开发的，它充分利用它充分利用DPB(DPB(反硝化除磷菌反硝化除磷菌) )的缺氧反硝化除磷作用的缺氧反硝化除磷作用以实现

25、磷的完全去除和氮的最佳去除，对于城市污水以实现磷的完全去除和氮的最佳去除，对于城市污水在处理过程中无需添加化学药剂。在处理过程中无需添加化学药剂。最近，荷兰最近，荷兰BDGBDG咨询公司在此基础上开发了咨询公司在此基础上开发了BCFSBCFS的的新型反应器。该反应器由新型反应器。该反应器由5 5个同轴圆环组成，依次构成个同轴圆环组成，依次构成功能相对专一的功能相对专一的5 5个独立反应器。这些同轴圆环使水流个独立反应器。这些同轴圆环使水流具有活塞流与完全混合流的优点，采用预制混凝土建具有活塞流与完全混合流的优点，采用预制混凝土建造这种一体化构筑物减少了工程投资，同时使污水厂造这种一体化构筑物减

26、少了工程投资，同时使污水厂的布置简洁，节约了工程投资及建设用地。的布置简洁，节约了工程投资及建设用地。BCFSBCFS工艺是在帕斯韦尔氧化沟（工艺是在帕斯韦尔氧化沟（PasveerslootPasveersloot）与与UCTUCT工艺及原理的基础上开发的生物除磷脱氮新工工艺及原理的基础上开发的生物除磷脱氮新工艺，它由艺，它由5 5个功能相对专一的反应器组成，通过控个功能相对专一的反应器组成，通过控制反应器之间的制反应器之间的3 3个循环来优化各反应器内细菌的个循环来优化各反应器内细菌的生存环境，具有污泥产率低、除磷脱氮效率高（均生存环境，具有污泥产率低、除磷脱氮效率高（均大于大于9090）等

27、特点，其出水总氮）等特点，其出水总氮55mg/Lmg/L，正磷酸盐正磷酸盐含量几乎为零。含量几乎为零。工艺流程工艺流程 BCFS BCFS工艺将每一种属不同功能的细菌用空间分隔开来，并通过不工艺将每一种属不同功能的细菌用空间分隔开来，并通过不同的循环系统来控制其生长环境。同的循环系统来控制其生长环境。BCFSBCFS工艺流程如图工艺流程如图1 1所示。所示。由图由图1 1可见，可见，BCFSBCFS工艺由工艺由5 5个功能相对专一的独立反应器个功能相对专一的独立反应器( (厌氧池、选厌氧池、选择池、缺氧池、缺氧择池、缺氧池、缺氧/ /好氧池、好氧池好氧池、好氧池) )及及3 3路循环系统构成，

28、各循环的作路循环系统构成，各循环的作用如表用如表1 1所示。所示。BCFS工艺的主要特点对氮、磷的去除率高，可使出水中总氮对氮、磷的去除率高，可使出水中总氮5 5mg/Lmg/L，正磷酸盐含量几乎正磷酸盐含量几乎为零。为零。SVISVI值低值低(80(80120120mL/g)mL/g)且稳定且稳定( (夏季为夏季为8080mL/gmL/g，冬季为冬季为100100mL/gmL/g，最大最大值为值为120120m L/g)m L/g)，从而可有效地减少曝气池及二沉池的容积。从而可有效地减少曝气池及二沉池的容积。控制简单，通过氧化还原电位与溶解氧可有效地实现过程稳定，尤其控制简单，通过氧化还原电

29、位与溶解氧可有效地实现过程稳定，尤其利于对负荷的控制。利于对负荷的控制。与常规污水厂相比，其污泥产量减少了与常规污水厂相比，其污泥产量减少了10%10%，从而进一步减少了污泥，从而进一步减少了污泥的处理费用。的处理费用。利用利用DPBDPB实现生物除磷实现生物除磷( (测定结果表明，约测定结果表明，约50%50%的磷是由的磷是由DPBDPB去除的去除的) )，使碳源使碳源( (COD)COD)能被有效地利用，从而使该工艺在能被有效地利用，从而使该工艺在COD/(N+P)COD/(N+P)值相对低的情况下值相对低的情况下仍能保持良好的运行状态，同时使除磷所需的化学药剂量大大减少。仍能保持良好的运

30、行状态，同时使除磷所需的化学药剂量大大减少。使用生物除磷器获得富含磷的污泥，使磷的循环利用成为可能。使用生物除磷器获得富含磷的污泥，使磷的循环利用成为可能。与与PasveerPasveer氧化沟的污泥负荷相同。氧化沟的污泥负荷相同。前景 BCFS BCFS工艺在荷兰的应用已有工艺在荷兰的应用已有1010例，目前正在规划处理规模相当于例，目前正在规划处理规模相当于1010410104m3/dm3/d的的RotterdamRotterdam污水处理厂。污水处理厂。 表为表为3 3座采用座采用BCFSBCFS工艺的城市污水厂的设计及运行情况。工艺的城市污水厂的设计及运行情况。SHARON与ANAMM

31、OX联合工艺 ANAMMOX ANAMMOX又叫厌氧氨氧化又叫厌氧氨氧化, , 在自养菌的作下在自养菌的作下,1,1molmol氨氮作为电氨氮作为电子供体子供体,1,1molmol2-2-作为电子受体作为电子受体, ,最终产物为最终产物为2 2。 4+4+2- 2- 2+22+22 2 1 1 实现实现ANAMMOXANAMMOX的先决条件是在同一反应器中同时存在氨和的先决条件是在同一反应器中同时存在氨和2-,2-,且反应器处于无氧状态。产生且反应器处于无氧状态。产生2-2-的途径有二的途径有二: :一是限制一是限制反应器的供氧反应器的供氧, ,以有利于以有利于2-2-的生成并抑制的生成并抑制

32、3-3-的生成的生成; ;二是限二是限制反应器中反硝化所需的电子供体制反应器中反硝化所需的电子供体( (如硫化物或有机物等如硫化物或有机物等) )的数量的数量, ,以限制反硝化的发生。此外以限制反硝化的发生。此外, ,废水中高浓度的氨与限制供氧相结合废水中高浓度的氨与限制供氧相结合, ,可有效地获得氨和可有效地获得氨和2-2-在反应器中同时存在的条件。将式在反应器中同时存在的条件。将式(1)(1)乘乘2 2并与式并与式(2)(2)相加得式相加得式(3),(3),即废水经即废水经SHARONSHARON工艺工艺,50%,50%的氨氮转化为的氨氮转化为2-2-, ,再经再经 ANAMMOXANAM

33、MOX工艺工艺, ,等摩尔量的剩余等摩尔量的剩余4+4+和所生成的和所生成的2-2-经自养菌作用生成经自养菌作用生成2 2逸出，这种工艺就称之为逸出，这种工艺就称之为SHARON-SHARON-ANAMMOXANAMMOX联合工艺。无需外加碱度物质。联合工艺。无需外加碱度物质。 2 24+1.54+1.52 2 2 +22 +2+3+32 2 2 2SHARON与ANAMMOX联合工艺流程图前景这种自养脱氮工艺主要针对高浓度氨氮污水。进水首先进入这种自养脱氮工艺主要针对高浓度氨氮污水。进水首先进入一悬浮增长、无污泥停留的一悬浮增长、无污泥停留的SHARONSHARON单元，运行最佳温度为单元，

34、运行最佳温度为35 35 。目前，世界上。目前，世界上SHARONSHARON工艺的首例工程应用已在荷兰鹿特工艺的首例工程应用已在荷兰鹿特丹的丹的DokhavenDokhaven污水处理场内实现；它被用于污泥消化液污水处理场内实现；它被用于污泥消化液( (含有含有10001000 1500 1500 mgN/L)mgN/L)反硝化的前处理反硝化的前处理( (亚硝化亚硝化) )。这个。这个SHARONSHARON亚硝化单元以实验室亚硝化单元以实验室2 2 L L小试反应器为基础，通过数学模拟直小试反应器为基础，通过数学模拟直接放大到现场接放大到现场1500 1500 m3m3处理构筑物。几年实际

35、运行情况表明，处理构筑物。几年实际运行情况表明，这个亚硝化处理单元性能良好，亚硝化率几乎可达这个亚硝化处理单元性能良好，亚硝化率几乎可达100%(100%(需控需控制制pH)pH)。 事实上，上述事实上，上述SHARONSHARON亚硝化单元是为今后以亚硝化单元是为今后以ANAMMOXANAMMOX方式处理污泥消化液所做的前期技术准备。目前，对方式处理污泥消化液所做的前期技术准备。目前，对图图5 5所示所示SHARONSHARON后接后接ANAM MOXANAM MOX的完全自养脱氮工艺已完成全部的完全自养脱氮工艺已完成全部实验室研究工作。实验室研究工作。 PHOREDOX工艺PHOREDOX

36、PHOREDOX工艺与工艺与/ /工艺一样工艺一样, ,将回流污泥与原污水或将回流污泥与原污水或经物理处理的污水在厌氧池内完全混合。接下来是两组硝经物理处理的污水在厌氧池内完全混合。接下来是两组硝化与反硝化池化与反硝化池, ,在这两组池内将完成彻底的反硝化作用在这两组池内将完成彻底的反硝化作用, ,这这样回流污泥中就不会含有硝酸盐与亚硝酸盐。这种工艺特样回流污泥中就不会含有硝酸盐与亚硝酸盐。这种工艺特别适合于低负荷污水厂的生物除磷脱氮。如果第二级反硝别适合于低负荷污水厂的生物除磷脱氮。如果第二级反硝化对脱氮效果的意义不大时化对脱氮效果的意义不大时, ,可以将一级曝气池后的反硝化可以将一级曝气池

37、后的反硝化及曝气池省略。及曝气池省略。 回流(4 Q) Q进 厌氧 缺氧 好氧 缺氧 好氧 二沉池 Q出 污泥回流(0.5 Q) 剩余污泥 Phoredox工艺 ABFT 生物脱氮污水处理的核心工艺为生物脱氮污水处理的核心工艺为ABFTABFT工艺，全工艺，全称为曝气生物流化床工艺（称为曝气生物流化床工艺（Aeration Bacteria Fluid Aeration Bacteria Fluid TankTank简称简称ABFTABFT）, ,该项工艺是由生物工程、化学工程、该项工艺是由生物工程、化学工程、微生物固定化技术等多项高科技和多学科的组合工艺。微生物固定化技术等多项高科技和多学科

38、的组合工艺。项目关键的技术有项目关键的技术有3 3点：（点：（1 1）生物脱氮污水处理的核）生物脱氮污水处理的核心工艺心工艺ABFTABFT池的特殊结构（实用新型专利号池的特殊结构（实用新型专利号ZL 00 2 ZL 00 2 26991.026991.0）; ;（2 2）工艺中的高效生物载体工艺中的高效生物载体( (申请发明专申请发明专利号利号ZL 00 2 26991.0)ZL 00 2 26991.0)，这种生物载体的比表面积大这种生物载体的比表面积大, ,持水量较高持水量较高, ,空隙率为空隙率为96%,96%,开孔采用大孔与微孔相结合开孔采用大孔与微孔相结合的方式的方式, ,大孔内保

39、持良好的气液的接触条件大孔内保持良好的气液的接触条件, ,微孔中带微孔中带有很多活性基团有很多活性基团, ,与生物和生物酶的结合不仅有物理吸与生物和生物酶的结合不仅有物理吸附还有离子键结合附还有离子键结合, ,共价键结合共价键结合. .是高科技固定化技术是高科技固定化技术;(3);(3)工艺曝气系统采用一种新型曝气管工艺曝气系统采用一种新型曝气管( (实用新型专利实用新型专利号号ZL 01 2 131470.4).ZL 01 2 131470.4).该系统的空气利用率可达到该系统的空气利用率可达到3030(5(5米水深米水深),),保证了生物脱氮污水处理工艺的空气用保证了生物脱氮污水处理工艺的

40、空气用量。量。ABFT曝气生物流化池，英文名称曝气生物流化池，英文名称( (Aeration Biological Aeration Biological Fluid Tank) Fluid Tank) 简称（简称（ABFTABFT），），是微生物细胞与载体自是微生物细胞与载体自固定化技术的好氧生物反应器，固定化微生物后的载固定化技术的好氧生物反应器，固定化微生物后的载体平均密度与水的密度十分接近，载体在水中呈悬浮体平均密度与水的密度十分接近，载体在水中呈悬浮状。与固定床相比，该流化床具有比表面积大、接触状。与固定床相比，该流化床具有比表面积大、接触均匀、传质速度快、压损低等许多突出的特点。均

41、匀、传质速度快、压损低等许多突出的特点。ABFTABFT工艺还具有在高负荷进水下出水水质工艺还具有在高负荷进水下出水水质稳定的优点，污染物去除量及去除率均随进水浓度的稳定的优点，污染物去除量及去除率均随进水浓度的提高而增加，表现出提高而增加，表现出ABFTABFT适应处理高浓度废水的能力，适应处理高浓度废水的能力，尤其在脱氮方面有其独特的优势。因此，采用尤其在脱氮方面有其独特的优势。因此，采用ABFTABFT工工艺可使装置容积大大减少，从而减少土地占有面积，艺可使装置容积大大减少，从而减少土地占有面积，降低工程造价。降低工程造价。 曝气生物流化池（曝气生物流化池（ABFTABFT）污水处理工污

42、水处理工艺设计的创新性艺设计的创新性 技术合理ABFTABFT池的结构合理：池的结构合理：(a)a)小池体结构；小池体结构； ( (b)b)压差翻板式的水流方式；压差翻板式的水流方式；(c)c)各池可以培养不同性质的微生物；各池可以培养不同性质的微生物；(d)d)对每一个池体可以进行溶解氧的不同控制。对每一个池体可以进行溶解氧的不同控制。微生物和酶与载体的自固定化技术微生物和酶与载体的自固定化技术 ( (a)a)在污水处理装置内维持高浓度的生物量，可在污水处理装置内维持高浓度的生物量，可提高处理负荷、减少处理装置容积提高处理负荷、减少处理装置容积; (; (b)b)可选择可选择性的固定优势生物

43、菌种，提高难降解有机物的降解效率性的固定优势生物菌种，提高难降解有机物的降解效率; ; ( (c)c)抗毒物和抗毒性强抗毒物和抗毒性强; ; ( (d)d)对水质及对水质及pHpH的变化有较好的适应性的变化有较好的适应性; ; ( (e)e)污泥产量很少。污泥产量很少。高效生物载体 微生物的负载量大，高达微生物的负载量大，高达18-4018-40g/Lg/L，容积负荷最高可达容积负荷最高可达1616kgBOD5/m3.dkgBOD5/m3.d，比表面积为比表面积为3.51053.5105m2/m3m2/m3，载体中大孔与微孔相结合，气、液、载体中大孔与微孔相结合，气、液、固三相在孔隙中进行高效

44、传质，好氧、兼性、厌氧状固三相在孔隙中进行高效传质，好氧、兼性、厌氧状态同时存在。故有污染物降解速度快，抗冲击能力强，态同时存在。故有污染物降解速度快，抗冲击能力强，处理效率高，系统稳定等特点。处理效率高，系统稳定等特点。 微孔曝气管微孔曝气管曝气系统采用曝气系统采用JADSJADS管式微孔曝气管，其铺管式微孔曝气管，其铺设不受水平限制，克服了传统曝气装置受水平限制的设不受水平限制，克服了传统曝气装置受水平限制的缺点，在缺点，在5 5米水深时氧的利用率可达到米水深时氧的利用率可达到25%25%，其高效的，其高效的充氧能力大大降低了能耗。充氧能力大大降低了能耗。经济节能 曝气生物流化池污水处理工

45、艺省去了污泥回流系统曝气生物流化池污水处理工艺省去了污泥回流系统和消化系统。因而，老旧城市污水处理厂采用该工艺和消化系统。因而，老旧城市污水处理厂采用该工艺进行改造后，其运行费用仅为原来的进行改造后，其运行费用仅为原来的60-70%60-70%；工艺改；工艺改造可直接在原有基建基础上进行，只需将原有的装置造可直接在原有基建基础上进行，只需将原有的装置加以改造利用，无需新建污水处理设施。所以节省了加以改造利用，无需新建污水处理设施。所以节省了投资。简捷紧凑的的小池体结构，尽可能地减少占地，投资。简捷紧凑的的小池体结构，尽可能地减少占地，力求降低地基处理和土建造价；在脱氮的过程中大幅力求降低地基处

46、理和土建造价；在脱氮的过程中大幅度降低硝化反应的冲氧能耗，免去反硝化反应的外源度降低硝化反应的冲氧能耗，免去反硝化反应的外源电子供体，而且还可改善硝化反应产酸、反硝化反应电子供体，而且还可改善硝化反应产酸、反硝化反应产碱而均需中和的状况，具有巨大的节能效益。在运产碱而均需中和的状况，具有巨大的节能效益。在运行上充分考虑节省电耗和药耗，把运行费用减至最低。行上充分考虑节省电耗和药耗，把运行费用减至最低。易于管理 设备简单，维护方便，采用可靠实用的设备简单，维护方便，采用可靠实用的自动化技术。特别注重工艺本身对水质变化的适自动化技术。特别注重工艺本身对水质变化的适应性及处理出水的稳定性。应性及处理

47、出水的稳定性。适用范围适用范围 炼油、化工、煤化工、印染、味精、造纸等高浓炼油、化工、煤化工、印染、味精、造纸等高浓度有机污水、城市生活污水处理、老旧污水厂脱氮除磷改度有机污水、城市生活污水处理、老旧污水厂脱氮除磷改造以及污染水体原位就地修复。造以及污染水体原位就地修复。优点优点（1 1） 具有脱氮除磷功能，可用于三级处理；具有脱氮除磷功能，可用于三级处理；（2 2） 可在污水处理装置内维持高浓度的生物量，可在污水处理装置内维持高浓度的生物量，提高处理负荷、减少处理装置容积；提高处理负荷、减少处理装置容积；（3 3） 可选择性的固定优势生物菌种，提高难降可选择性的固定优势生物菌种，提高难降解有

48、机物的降解效率；解有机物的降解效率；（4 4） 对冲击负荷有较强的适应力；对冲击负荷有较强的适应力；（5 5） 污泥生成量少，不产生污泥膨胀的危害，污泥生成量少，不产生污泥膨胀的危害，能够保证出水水质；能够保证出水水质；（6 6）无需污泥回流，易于维护管理；无需污泥回流，易于维护管理；（7 7） 不产生滤池蝇，也不散发臭气。不产生滤池蝇，也不散发臭气。ABFTABFT工艺应用在中水回用中有以下主要特点：工艺应用在中水回用中有以下主要特点：1 1 工艺技术先进、可靠，运行成本低。工艺技术先进、可靠，运行成本低。2 2 以生化处理为主，物化处理为辅，工艺稳定成熟。以生化处理为主，物化处理为辅，工艺

49、稳定成熟。3 3 对原有生化池改建成对原有生化池改建成ABFTABFT池，不用动基建。池，不用动基建。4 4 ABFTABFT工艺对脱氮除硫除磷具有独特的效果。工艺对脱氮除硫除磷具有独特的效果。5 5 臭氧发生器、过滤器选用国内先进产品，操作方臭氧发生器、过滤器选用国内先进产品，操作方便、可靠。便、可靠。6 6 运行费用较低，投资回收期短。运行费用较低，投资回收期短。应用实例中牧股份兰州生物制药厂污水处理工程中牧股份兰州生物制药厂污水处理工程中牧实业股份有限公司兰州生物药厂属中国畜牧股份公中牧实业股份有限公司兰州生物药厂属中国畜牧股份公司管辖，位于兰州市区以北偏东，黄河北岸阶地，徐家山南麓。司

50、管辖，位于兰州市区以北偏东，黄河北岸阶地，徐家山南麓。该厂建于五十年代，是我国兽医生物制药的骨干企业。该厂建于五十年代，是我国兽医生物制药的骨干企业。4040年前曾年前曾建有一座简易的一级污水处理站，污水场占地建有一座简易的一级污水处理站，污水场占地27202720米，处理设施米，处理设施老化、设备陈旧、处理技术落后、处理效果很差，污染物去除率老化、设备陈旧、处理技术落后、处理效果很差，污染物去除率分别为：分别为：COD40%COD40%，BOD46%BOD46%，SS47%SS47%，油类油类68.7%68.7%，硫化物，硫化物56%56%，NH3-NH3-N78.8%N78.8%。只作一次

51、沉淀和消毒处理，处理效果很差，废水中大量只作一次沉淀和消毒处理，处理效果很差，废水中大量的有机污染物没有被降解而随水流排入黄河，是黄河上游的污染的有机污染物没有被降解而随水流排入黄河，是黄河上游的污染源之一，对环境造成污染，危害性较大。因此，厂方决定改建污源之一，对环境造成污染，危害性较大。因此，厂方决定改建污水处理设施，对污水进行治理。该项目采用水处理设施，对污水进行治理。该项目采用ABFTABFT专利技术，出水专利技术，出水达到污水综合排放标准（达到污水综合排放标准（GB8978-1996GB8978-1996）中的一级排放标准后中的一级排放标准后排入黄河。在排入黄河。在ABFTABFT成

52、套污水处理设备前端设立格栅和调节池，由成套污水处理设备前端设立格栅和调节池，由调节池将污水提升至调节池将污水提升至ABFTABFT模块一体化设备进行生化处理。模块一体化设备进行生化处理。ABFTABFT一一体化设备共设立三级生化系统，从体化设备共设立三级生化系统，从ABFTABFT第三级生化系统出水溢流第三级生化系统出水溢流进入接触消毒池，消毒后可直接达标外排。沉淀下来的污泥依靠进入接触消毒池，消毒后可直接达标外排。沉淀下来的污泥依靠高程送往污泥脱水间进行脱水，脱水后的干污泥外运做农业、林高程送往污泥脱水间进行脱水，脱水后的干污泥外运做农业、林业或绿化肥料使用。业或绿化肥料使用。 兰州生物制药厂ABFT成套污水设备图 项目CODcr氨氮悬浮物动植物油生化需氧量硫化物粪大肠菌（个/L）原水水质4873.111380.221040.1492.38105出水水质350.2620未检出80.018224去除率%92.891.685.592.387.9表中数据为平均值水质处理效果对照表（由甘肃省环保局提供）水质处理效果对照表（由甘肃省环保局提供） 单位：单位：mg/Lmg/L