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yanww_219版主 (知名作家)
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[交流]
关于同步硝化反硝化脱氮除磷原理及技术的讨论
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同步硝化反硝化脱氮除磷，听起来的确很好，能同时脱氮除磷，而且生物法，成本低，近年来发展有一些，但进展似乎很慢，请大家尤其是感兴趣的行家知道的多发表相关意见、理论和实际工程等，资料尤其是好的文献，望能指出，呵呵。期待你的真诚讨论，非常感谢。 本人先来，很长时间一直想讨论这个话题，望大家放开讨论。 反硝化除磷机理 近年的研究发现，一种反硝化聚磷菌（DPB，denitrifying phosphorus removing bacteria）能在缺氧条件（无氧，存在硝酸盐）下过量吸磷。DPB的生物吸/放磷作用被荷兰Delft工业大学和日本东京大学研究人员合作研究确认，并冠名“反硝化除磷”（denitrifying dephosphatation）。在磷的生物吸/放磷过程中，反硝化除磷细菌以硝酸氮取代氧作为电子受体，也就是说反硝化除磷细菌能将反硝化脱氮和生物除磷这两个认为彼此独立的作用合二为一。反硝化除磷中硝酸盐代替氧作为电子受体。硝酸盐作为电子受体可从许多文献中得到证明，国内也对此进行了大量研究。硝酸盐作为生物除磷的电子受体的研究已有许多，但对亚硝酸盐是否可以作为生物除磷电子受体的研究却不多见。1999年，Jens Meinhold等人证明了亚硝酸盐可作为电子受体，但他们试验得出的亚硝酸盐的峰顶浓度较低，约为8 mgNO2--N/L。而2003年，新加坡的J.Y.Hu等人研究得到的亚硝酸盐峰顶浓度则较高，为115 mgNO2--N/L。这使得我们在亚硝酸盐存在的缺氧环境下仍能开发生物除磷工艺。 反硝化除磷工艺的发展 反硝化除磷工艺中有单级、双级两种系统。单级污泥系统中，DPB、硝化菌及非聚磷异养菌同时存在于同一悬浮污泥相中，共同经历了厌氧、缺氧和好氧环境，其中最具代表的工艺有BCFs；而在双级污泥系统中，硝化菌则独立于DPB而单独存在于固定膜生物反应器或好氧硝化SBR反应器中。双级污泥系统有Dephanox和A2NSBR等。其中BCFs工艺已运用于工程实践，而双级污泥系统仍停留在小试阶段，离实际运用尚有不少距离。虽然在单、双级污泥系统中DPB都可利用由硝化产生的硝酸盐作为电子受体在缺氧环境中实现反硝化除磷，但后者运行更稳定、处理效果也更好，其原因是双污泥系统为硝化菌和反硝化除磷菌创造了最佳的生长环境，且硝化和反硝化聚磷各系统的SRT可根据实际运行要求来选定（硝化的SRT较长不利于反硝化和除磷，主要原因是聚磷菌体内相当一部分PHB会因长时间的曝气而被消耗掉，从而导致后续反硝化所需碳源的不足）。进一步说，在双污泥系统中可采用生物膜反应器进行硝化来提供NO3-电子受体，这样不仅给生长速率较慢的硝化菌创造了稳定的生长环境，增加了系统中硝化菌量，提高了硝化率，也可减少水力停留时间和反应器体积；同时在无需大规模污泥回流的前提下就能使出水保持较低的硝酸盐浓度。 |
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yanww_219
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vaughn: 金币+6, 知识普及 2016-02-05 05:50:53
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生物除磷机理 （1）传统的生物除磷理论 传统的生物除磷理论认为整个除磷过程是由聚磷菌 PAO通过厌氧和好氧两个过程来完成的。在厌氧区兼性菌通过发酵作用将溶解性有机物转化为乙酸盐等低分子挥发性有机物(VFAS)。在厌氧条件下聚磷菌吸收了这些或来自原污水的VFAS将其运送到细胞内，同化成胞内碳能源储存物 (PHB)，所需能量来源于聚磷的水解及细胞内糖的酵解，并导致磷酸盐的释放。在好氧条件下，这些专性好氧的聚磷菌活力得到恢复，以氧为电子受体，氧化胞内贮存的PHB及利用产生的能量过量地从环境中摄磷，在聚磷菌细胞内合成多聚磷酸盐加以积累，最终以剩余污泥的形式排放出去。 （2）反硝化生物除磷机理 在生物除磷的不断探索中，研究者们在研究中发现了一种“兼性厌氧反硝化除磷细菌”(DPB)，这种细菌可以在缺氧条件下，利用硝酸盐作为电子受体氧化胞内贮存的PHB，并从环境中摄磷，实现同时反硝化和过度摄磷，为生物除磷扫一开了新的思路。反硝化生物除磷的原理是:在缺氧条件下，反硝化聚磷菌(DPB)以N03-为电子受体，以其在厌氧条件下吸附有机物合成的内原多聚物PHA为间接电子供体，利用降解储存在胞内的PHA产生了ATP，大部分供给自身细胞合成(糖原的合成)和维持细菌的生命活动，一部分则用于过量摄取污水中的无机磷酸盐，并以聚磷的形式储存在细胞体内;同时，NO3-被还原为N2，从污水中逸出。与传统生物除磷理论不同的是氧化细胞内贮存的PHA时，电子受体是NO3-而不是氧。在反硝化除磷过程中，DPB使得摄磷和反硝化过程同一个环境中完成，不仅节省了脱氮对碳源的需求；而且摄磷在缺氧内完成可缩小好氧区的体积，降低了基建成本。 （3）同步硝化反硝化机理 近年来，研究人员曾多次发现在好氧系统中存在总氮的损失问题。基于这些发现，提出了同步硝化反硝化(SND)的概念。同步硝化反硝化技是指同一个反应器中，硝化和反硝化两个过程在同时发生，与传统的硝化反硝化相比，系统不需要明显的缺氧时间段或缺氧分区，就能将总氮去除的技术。同步硝化反硝化工艺与传统的脱氮工艺相比具有很多优势:①减少氧的供应量。DO在0.5mg/l附近时硝化和反硝化速率相等，则易于实现彻底的SND。②减少了容积，降低了基建投资。在SND工艺中，硝化反硝化同时进行，硝化反应产生的硝酸盐和亚硝酸，可以作为反硝菌的基质进行反硝化作用。所以SND工艺将省去缺氧区或减小其容积，因使生物脱氮的流程缩短;③维持pH值。pH值对硝化和反硝化都有影响，而硝化过程消耗碱度，反硝化过程产生碱度，所以同步硝化反小能保持系统中的pH值相对稳定，降低对生物反应及活性的影响。 |
19楼2016-02-02 15:38:19
zh1984
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yanww_219: 金币+5, 非常感谢，希望能继续深入交流学习 2015-12-10 18:30:27
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没有干货，纯瞎扯一下别介意，SND和反硝化聚磷是两种概念吧，你的意思是要把这两方面整合成一种方案来脱氮除磷？这个貌似还真没有。 反硝化除磷在原理上无新意，无非是用NO3代替O2来当电子受体，反硝化菌本身就具备这个能力。 真正让人奇怪的是SND，现在的几种解释我觉着都有些牵强，谈下自己的一种假设：从脱氮的过程看，NH4要先逐步氧化到NO3，再还原到N2，这个过程是个弯路，从吉布斯自由能来看，NH4直接氧化到N2的反应理论上可以自发，至少能说明这个反应可以提供能量，SND有没有可能是存在这样一种未知菌群来通过这个反应供能？若真能证明如此，将会给脱氮乃至氮循环提供一条全新的路径，发篇NATURE也不为过吧。 |
2楼2015-12-10 18:10:22
yanww_219
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