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老龄垃圾渗滤液的厌氧氨氧化脱氮工程化应用及成本分析主讲人：汪晓军教授、博士生导师华南理工大学环境与能源学院E-mail:cexjwang@scut.edu.cn垃圾渗滤液垃圾渗滤液的特征垃圾渗滤液处理达标的关键总氮高氨氮处理，带来的总氮问题及解决方法氨问题高氨氮及其毒性对生化的影响COD不可生物降解的COD，对COD达标的影响u高浓度u中浓度u低浓度吹脱法、鸟粪石法、膜分离鸟粪石法、生化法、吸附法、离子交换法、生化法、氯氧化法等含氨氮废水的主要处理方法u处理费用高，操作难度大u耗碱，耗能，耗酸（硫酸）u硫酸铵脱水才可生成盐回收u十年前渗滤液处理中的标配，目前几乎无使用！这是我们做过的中试装置！高浓度氨氮废水吹脱工艺鸟粪石法（磷酸铵镁法）NH4++Mg2++PO43-+6H2OMgNH4PO4·6H2O↓pH=9-10发表相关论文：（1）许金花、汪晓军、肖丁. 磷酸镁铵沉淀法处理铁红含氨氮废水.无机盐工业.2006.12， ３８（１２）：４５－４７（2）郭冠超，汪晓军，陈振国，葛启龙.氧化铁红厂酸性废水的处理及资源化利用[J].中国给水排水.2013.9，29（18）：113-115（3）饶力，汪晓军，陈振国，袁延磊，郭冠超.响应面法优化MAP法处理高浓度氨氮废水的研究[J].工业水处理.2015.6,35（6）：61-64n消耗大量磷酸盐和镁盐（30kg/m31000mg/L氨氮废水）n工艺可行，但工程应用上还有不少技术问题！n产物无明确市场，存在二次污染风险！缺点问题中高浓度氨氮废水处理-鸟粪石法微生物的四种脱氮方式v生物同化，BOD：N：P＝100：5：1（贡献很少）v完全硝化反硝化v亚硝化反硝化v厌氧氨氧化vA/O法、A2/O法，及反置A2/O法、SBR法、SSBR法、SHARON（荷兰Delft技术大学）ANAMMOX、OLAND（氧限制自养硝化反硝化，由比利时Gent微生物实验室开发的）、SND等等。常用的生化脱氮法传统的硝化反硝化过程氨氮亚硝氮硝氮氮气AOBNOB反硝化u国家排放标准：对氨氮、总氮都有要求！u目前仍是应用最多的工艺，对于碳源充足的污水处理，传统的工艺仍是一个好工艺！废水氨氮和总氮的去除传统生物脱氮与新型脱氮技术对比需氧量（gO2/gN）2.291.142.290.57外加碳源（gBOD/gN）1.141.721.72碱度（gCaCO3/gN）7.147.143.57完全硝化反硝化亚硝化反硝化厌氧氨氧化无需有机碳源Ref.:MoomenSoliman,AhmedEldyasti.BioresourceTechnology,221(2016):85-95.影响生化脱氮的因素vC/N比：完全硝化反硝化：3左右v亚硝化反硝化：1.8左右v厌氧氨氧化：不需要碳源v亚硝化需要消耗大量的碱度，从亚硝酸根转化为硝酸根，则不需要碱度！反硝化又产生碱度。v垃圾渗滤液一般都具有充足碱度。完全反硝化短程反硝化厌氧氨氧化p工艺成熟，广泛应用（A2O、氧化沟等）p消耗大量碳源p基本无报道，论文也不可能发表！n研究报道较多，大规模应用不多n碳源消耗比完全反硝化少n亚硝化率可控，一般在50%-90%l大规模应用很少l无需碳源消耗l研究报道多，但实际工程不多！l我们开发出实用化工程应用技术！生化脱氮的工艺比较温度T：温度适当高一点有利，26-35度，特别是亚硝化及厌氧氨氧化。保温，及温控很重要！回流比R：常规硝化反硝化，亚硝化反硝化；氮脱除率有R/（R+1）的公式，一般回流比越高越好。但回流比高，HRT就下降！在进水中有COD的条件下，尽量利用水中的BOD作为反硝化或短程反硝化的碳源。其它影响生化脱氮的因素生物脱氮技术的选择v没有最好的技术，只有合适的技术！v对于碳氮比高达20以上的废水处理，几乎不需要考虑脱氮，脱碳的过程，就可以脱氨氮。若选择厌氧处理，可能只消耗碳源，将氮积累下来！v在碳氮比5以上脱氮，可以考虑常规的硝化反硝化工艺。生活污水处理，氨氮20－40mg/L，COD值在150－250mg/L左右，常规工艺即可。v碳氮比在2－5的脱氮，短程硝化反硝化。v碳氮比小于2的场合，厌氧氨氧化！在渗滤液处理上已使用过的亚硝化反硝化工艺——缺氧-兼氧-微氧-缺氧（AOOA工艺）n适用于低碳氮比的老龄渗滤液脱氮处理n通过低溶解氧实现高效的氨氮去除与亚硝氮积累n利用大回流比的泥水回流降低进水负荷冲击和提高脱氮效率s溶解氧：0.1~0.5mg/L内回流比：2:1~9:1进水氨氮：800~2000mg/L系统整体HRT：6~12天AOOA工艺的运行进水COD：8000~12000mg/L氮的转化去除主要发生在A1池和O1池：lA1：NO2--N→N2（短程反硝化）lO1：NH4+-N→NO2--N（短程硝化）AOOA工艺中氮的迁移转化低溶解氧充足的碱度足够的HRT抑制硝化细菌，使亚硝化单胞菌成为优势的硝化菌种AOOA工艺中亚硝氮积累机制通过控制溶解氧实现高效短程硝化，亚硝化累率高达90%以上，并可重复启动恢复！氨氮去除效率可达95%以上，TN去除率可达66%以上，TN主要以短程硝化反硝化形式去除AOOA工艺的特点脱氮过程中外加碳源投加量少，COD：TN约为2，无需外加碱度，可充分利用老龄渗滤液中的有机物和碱度可通过大回流比降低进水负荷的冲击，同时提升系统整体脱氮效率亚硝化单胞菌属可成为优势的硝化菌，保证了高效的氨氮去除和亚硝氮积累效率AOOA工艺的特点相关研究成果亚硝化反硝化研究的新进展我们的研究进展在AOOA工艺中通过低溶解氧实现亚硝化反硝化在利用FA/FNA实现亚硝化方面取得突破性进展，可稳定实现高达95%以上的亚硝化率我们在国际（BT）、国内顶级（中国环境科学）杂志发表相关研究成果，并正在着手技术产业化工作发表在国内中文杂志论文v杨永愿，汪晓军，赵爽，陈振国.沸石曝气生物滤池短程硝化特性及其机制[J].中国环境科学.2017.12.20，37（12）：4518-4525v陈振国，汪晓军，周松伟，陈浩川.基于吸附-生化解吸实现低浓度氨氮废水亚硝化[J].中国给水排水.2019.2,35(3):1-7v王瑞鑫，陈婧，汪晓军，胡浩林，KarasutaChayangkun.碱度对沸石序批式反应器亚硝化的影响[J].环境科学.2019.6(6):1-10v陈婧，汪晓军，陈静，等．臭氧加速人造沸石的合成及其对氨氮吸附特性影响[J]．环境化学，２０１９，３８（４）：915－922v其它十多篇中文期刊杂志论文！已申请了十多项发明专利v一种氨氮废水部分预亚硝化－厌氧氨氧化高效脱氮方法；发明专利申请号：201811454800.5v一种中低浓度氨氮废水稳定亚硝化反硝化脱氮方法；发明专利申请号：201811454772.7v一种稳定实现低浓度氨氮废水亚硝化的方法发明专利申请号：201811246897.0v一种基于吸附－再生及厌氧氨氧化的低浓度氨氮废水脱氮方法；发明专利：CN201810677927.7v一种基于氨氮吸附和强化生物再生脱除低温废水中氨氮的方法；申请号：CN201810257008.4低碳氮比的老龄垃圾渗滤液v垃圾填埋场随着填埋期的延长，特别是封场后，COD不断下降，氨氮不断升高。v有些渗滤液，氨氮会增加到2000－3000mg/L，而COD也只有2000－4000mg/L。v这些COD，大部分是不可生物降解的COD值。v对于这种低碳氮比的垃圾渗滤液处理，最好采用厌氧氨氧化工艺。厌氧氨氧化过程厌氧氨氧化在厌氧氨氧化红菌的作用下进行脱氮，但必须先实现稳定的亚硝化!严格厌氧厌氧氨氧化的环境条件少BOD相对恒温适宜pH氨氮/亚硝氮1m3/天渗滤液亚硝化反硝化中试（氨氮浓度3000mg/L）200L厌氧氨氧化的中试装置与红菌照片老龄垃圾渗滤液处理的低碳节能脱氮工艺v前置反硝化，利用颗粒污泥脱除进水的BOD与部分总氮v高效亚硝化，实现部分亚硝化v主流厌氧氨氧化，深度脱除进水中的氨氮和TNv工艺流程图老龄渗滤液前置反硝化（颗粒污泥）高效亚硝化反应器厌氧氨氧化反应器出水前置反硝化-高效亚硝化-厌氧氨氧化处理效果0.0200.0400.0600.0800.01000.01200.01400.01600.0原液反硝化柱ZBAFANAMMOX渗滤液前置反硝化高效亚硝化厌氧氨氧化氮浓度单位：mg/L氨氮亚硝氮硝氮氨氮去除率99.0%，总氮去除率95.6%，总氮去除负荷0.8kg/(m3·d)与常规硝化－反硝化相比的优越性v节省曝气能耗65%v节省反硝化碳源100%。以1000mg/L的氨氮计算，碳源的成本一吨水应在20元以上，若是2000mg/L的渗滤液处理，碳源的费用就高达40元以上，而用厌氧氨氧化，碳源全省v管理方便，处理效果稳定，产泥量极少v常规生化处理氨氮达2000mg/L的老龄渗滤液，前脱氮工艺成本50元以上，不包含设备折旧。二种工艺前段脱氨成本比较v老龄垃圾渗滤液，碱度充足，不需补充碱度！v垃圾渗滤液除特殊营养物，一般营养物充足！v采用厌氧氨氧化，曝气的动力成本，只需要完全硝化反硝化的三分之一，加上回流水泵等，吨水电费应在3元。v反应器的容积负荷v对于普通的AO工艺的垃圾渗滤液处理，其容积负荷为0.1－0.2kgNH3/M3D。vvv泡味问题v常规硝化反硝化，在硝化工段，需要大量曝气，水质粘稠，产生大量泡沫，对于老龄垃圾渗滤液的处理，往往要投加消泡剂。v由于厌氧氨氧化的需氧量大幅减少，反应体系的污泥浓度也大幅降低，厌氧氨氧化产生的泡沫较少，一般情况下不需要投加消泡剂。渗滤液处理的冷却问题v由于老龄渗滤液氨氮浓度高，为了硝化反硝化脱氮，往往要投加大量的碳源，且在脱氮过程中，一方面鼓进水中的风是热的，且量也大；另一方面，大量的COD降解也放热，故在夏季，生化反应池中的温度有可能超过40度以上，必须安装冷却系统，以保证系统正常运转！v厌氧氨氧化，需气量少，生化过程发热量低，在夏季温度也只有35度左右，不需要另外冷却！污泥问题v常规硝化反硝化，氨氮在2000mg/L，所需的BOD要高达10000mg/L以上，才能完全脱氮，往往要添加大量的碳源，而许多碳源都转化为污泥，污泥量大！vv厌氧氨氧化的污泥可不是废物，而是宝贝！应用于应急工程的可能性v由于厌氧氨氧化的脱氨负荷，可以是常规的A/O工艺的4－8倍，故其生化体积可以大幅减少，从而能用于应急！v目前垃圾渗滤液的一个应急方法是大量投加硫酸后，通过2级DTRO进行处理。v用厌氧氨氧化，可以不用投加硫酸，不用投加碱，直接生化脱氨。二种应急的比较v对于没有浓水回灌的垃圾填埋场，若以2000mg/L氨氮渗滤液为例，通常盐含量约为1.5%。v若用硫酸将所有的氨变为硫酸铵，则盐含量增加到2.5%。v若用厌氧氨氧化处理，氨与构成碱度的碳酸根一起脱除，其盐含量将下降到1%以下。v200L厌氧氨氧化的中试系统厌氧氨氧化10吨工程化验证-氧化铁红废水处理处理量10m3/天进水氨氮1000mg/L出水氨氮100mg/L出水总氮200mg/L厌氧氨氧化30吨的工程化验证处理量30m3/天进水氨氮1500-2500mg/L出水氨氮150mg/L出水总氮300mg/L从200L系统，到10立方反应器，到50立方反应器，最后，在垃圾渗滤液处理现场，做了一套80立方米的厌氧氨氧化反应器。目前正在将我们建设的陈家林垃圾渗滤液处理厂做全面改造，改造成日处理400吨的厌氧氨氧化前处理系统。广州陈家林垃圾渗滤液处理在垃圾渗滤液处理的应用研究v目前对垃圾渗滤液生化处理，我们在技术方面做到了：v正在用一个技术；v已准备好了一个新技术；v再着手开发下一代的技术！