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厌氧氨氧化工艺是不是水体富营养化的解药?

2016-11-01

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对于厌氧氨氧化工艺,平时见得不多,今天偶然间看到这个工艺比较节能,想到现在污水处理成本也是蛮高的,所以想与大家分享一下。做水处理的都知道,污水处理工艺生物脱氮实在硝化和反硝化过程中实现的。

好氧池内,通过亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用,将水中氨氮氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮;缺氧池内,由于兼性脱氮菌(反硝化菌)的作用,将NO2--N和NO3--N还原成N2进入空气中。

给大家来个直观的:

NH4+1.83O2+1.98HCO3→0.021C5H7O2N+0.98NO3+1.04H2O+1.884H2CO3

可以看出,1g氮完全硝化,需氧4.57g,也就是说完成硝化反应需要消耗大量能量,直接的说是要花很多钱。同时,污水处理过程中会产生很多剩余污泥,这个时候,我们又要花成本处理污泥。

但是大家不知道的是(可能你知道),这个过程中会产生氧化亚氮(N2O),想必大家更不知道的是,这是一种比二氧化碳更加厉害的温室气体,它的单分子增温潜势竟是二氧化碳的310倍!

这个时候有必要先介绍一下厌氧氨氧化工艺原理:即在厌氧条件下,将NH4+或NO2-转变成N2。

 

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60%的碳源。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。

美国地质勘探局(United States Geological Survey –USGS)组织了一个研究团队前往美国麻省的科德角(Cape Cod)进行调查,在此之前,他们已经在那里进行着地下氮循环的研究工作。研究人员发现那里确实存在的活跃的厌氧氨氧化反应。虽然其速率相对较低,但考虑到地下水中氨氮的低浓度,这个发现还是很值得关注的。 “我们初步验证了厌氧氨氧化反应在地下水中的活跃性,” 美国地质勘探局的水文学家Rid Smith说道。他同时也是这个研究报告的四位作者之一。他强调:“这个发现是非常重要的,因为迄今为止,反硝化被认为是在地下水中唯一能最终去除固氮的方式。”

在此之前在污水处理界里厌氧氨氧化的相关研究已经长达几十年的时间,而这个最新的研究发现将为厌氧氨氧化提供新的应用前景。

Smith先生说:“供水部门的管理者可能对这些结果很感兴趣。目前我们知道这可以在地下发生,但它也可以应用在化粪池、沥滤场、储水池和水回用项目的设计考虑在内。”

硝酸盐是造成地下水污染的重要污染物之一,它一旦排入地表水环境,其硝态氮会导致水华等富营养化现象。Smith先生说,基于这个项目的结果,厌氧氨氧化可能是解决这个问题的出路。

他说:“我们正在研究氮元素在地下水和地表水交界面的最终去向,尤其是那些通过地下水进入湖泊的含有氨氮和硝酸盐的水。我们正在研究在这个界面上通过厌氧氨氧化作用去除的固氮量,以及还有多少最终流向了湖泊造成了富营养化。”

他们还会进行其他研究以验证厌氧氨氧化能在日后的水管理能扮演什么角色,例如它是否能够成为解决藻类水华的解药。



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