智慧水務浪潮下的污水處理技術發展

時間：2017-12-01 13:27

來源：中宜環科環保產業研究

作者：陳珺

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主流短程脫氮

與碳轉向呼應發展的另一個技術是主流短程脫氮，特別是主流厭氧氨氧化。早在七十年代科學家Engelbert Broda預測出自然界中存在新的途徑及兩種未發現微生物能夠實現氮的轉化，并且通過熱力學原理進一步推導出轉化公式。

而在1906年就有人注意到在污水過濾時出現氮的損失現象，特別是在處理稀釋的尿液時尤其明顯，濾后出水的氮濃度不到原進水的一半，這雖然難以確切地表明是厭氧氨氧化現象，至少表明自然界的氮循環現象遠比我們認識的要復雜。

另外，在現實的污水處理廠也會觀察到新的脫氮現象，如新加坡樟宜再生水廠，主流自氧生物脫氮達到30%多，臺灣也有類似報道。

主流厭氧氮氧化發展的動力有以下幾個：減少或摒棄外加碳源的需求、降低曝氣能耗，追求更小的反應池容。下圖是傳統脫氮技術與主流短程脫氮技術的能耗對比。

現在的主流厭氧氨氧化的技術流派主要有顆粒污泥、生物膜/IFAS、絮體+顆粒污泥以及懸浮+生物膜的方式。主流厭氧氨氧化面臨的主要的挑戰是對NOB的抑制，主流厭氧氮氧化過程涉及四種微生物，Anammox、AOB、NOB、HTO這些微生物之間互相制約、互相影響。

盡管對NOB的抑制現在已經有了一定的技術手段，比如維持出水中一定的氨氮濃度、DO控制等，但挑戰依然巨大。主流厭氧氨氧化的儀表控制，主要是DO、NH3-N、NO3-N、ORP和空氣流量計，在線控制策略對NOB的抑制非常關鍵。

主流厭氧氨氧化目前還缺乏關鍵的突破，但并不影響其在實際工程中的應用，這主要是在一個傳統的污水處理工藝中可以較好地將之“嵌入”，它的一些技術措施對傳統脫氮工藝也有價值，比如生物強化提高污泥沉降性能，間歇曝氣降低出水總氮。

生物膜

生物膜的發展歷史悠久，早期人們就發現污水從山上流下來到山腳下自然就清澈了，這其實就是自然的生物膜在起作用。傳統的污水處理曝氣過程中，只有5-25%的氧被利用，剩余大部分氧都進入大氣。近些年來生物膜出現了新的發展方向，膜曝氣生物膜反應器(MABR)便是其中之一，它的原理是向膜中直接充入空氣，生物膜附著在膜表面，極大地提高了氧利用率。

傳統生物膜中DO和BOD都是進入到膜內擴散，濃度同時降低，這無論是對外層異養菌的反硝化過程還是對內層的硝化過程都是不利的，外層較高的DO影響反硝化、內層較低的DO影響硝化。而對于MABR，內層硝化菌首先獲得較高的DO，而外層反硝化菌可以在較低的DO情況下利用碳源進行反硝化。得益于此，MABR展現出獨特的節能優勢、脫氮優勢以及占地節省的優勢。