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美國(guó)EPA2020年9月啟動(dòng)部分反硝化-Anammox生產(chǎn)性規(guī)模項(xiàng)目的資助與課題研究，短程反硝化是彭永臻院士發(fā)現(xiàn)并提出的理論，是新的厭氧氨氧化的實(shí)現(xiàn)途徑，目前在西安四污已經(jīng)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用！

 

課題題目：“當(dāng)繞道成為捷徑時(shí)：采用部分反硝化/厭氧氨氮作為主流脫氨和結(jié)合生物除磷的替代策略進(jìn)行全面推廣”，項(xiàng)目金額：$ 999,670；項(xiàng)目實(shí)施周期是2020年9月至2023年8月31號(hào)，3周年時(shí)間。

 

課題具體目標(biāo)是通過(guò)提高厭氧氨氧化細(xì)菌(Anammox)在主流系統(tǒng)中的亞硝酸鹽利用率，為快速去除氮過(guò)程的全面應(yīng)用鋪平道路。

 

基于部分反硝化(PDN)路線，不是通過(guò)洗出NOB（亞硝酸鹽氧化細(xì)菌）的技術(shù)路徑（傳統(tǒng)短程硝化路徑），而是通過(guò)PnDN過(guò)程將可能提供更可靠的亞硝酸鹽來(lái)源，PnDN-Anammox技術(shù)路線可能是更有利于生產(chǎn)尺度上加速自養(yǎng)脫氮的實(shí)施和推進(jìn)。

 

該項(xiàng)目的具體目標(biāo)是通過(guò)增加主流系統(tǒng)中厭氧銨氧化細(xì)菌（厭氧氨）的亞硝酸鹽利用率，為捷徑氮去除工藝的全面應(yīng)用鋪平道路。基于部分反硝化（PdN）路線而非NOB（亞硝酸鹽氧化細(xì)菌）淘汰路線開(kāi)發(fā)的捷徑N去除系統(tǒng)可能會(huì)提供更可靠的亞硝酸鹽生產(chǎn)，并可能加速捷徑N技術(shù)的全面實(shí)施。

 

部分反硝化/厭氧氨氧化（PdNA）技術(shù)涵蓋了一系列準(zhǔn)備水平。在該項(xiàng)目中將進(jìn)一步探索的附加的生長(zhǎng)拋光PdNA概念已經(jīng)在中試測(cè)試和大規(guī)模處理廠中得到部分驗(yàn)證。HRSD大約在兩年前就將其約克河處理廠的鑒定后過(guò)濾器轉(zhuǎn)換為PdNA，這是主流厭氧菌氧化一定數(shù)量的進(jìn)水氨的第一個(gè)真實(shí)的全面實(shí)例?；谠趻伖庖苿?dòng)床生物膜反應(yīng)器（MBBR）工藝中試行PdNA的成功成果，HRSD James River工廠即將進(jìn)行的全面營(yíng)養(yǎng)升級(jí)將包括這項(xiàng)技術(shù)。該項(xiàng)目將通過(guò)設(shè)計(jì)和運(yùn)行拋光PdNA工藝來(lái)解決未知的問(wèn)題。

 

DCwater和哥倫比亞大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室和中試研究已經(jīng)驗(yàn)證了集成的PdNA應(yīng)用，將厭氧氨氮納入主要工廠的BNR工藝缺氧前或缺氧后區(qū)域，該項(xiàng)目已在概念上進(jìn)行了驗(yàn)證，該項(xiàng)目將把這些概念迅速推廣到全面應(yīng)用。該項(xiàng)目還將評(píng)估生物P去除與PdNA快捷N去除的整合。

 

彭永臻院士：短程反硝化或是城市污水厭氧氨氧化的研究方向！

 

在“2019(第14屆)水處理行業(yè)熱點(diǎn)技術(shù)論壇”上舉辦了主題為“城鎮(zhèn)污水處理行業(yè)的提質(zhì)增效”和“城鎮(zhèn)污水處理新技術(shù)發(fā)展方向”的圓桌對(duì)話環(huán)節(jié)上，中國(guó)工程院院士、城鎮(zhèn)污水深度處理及資源化利用技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室主任、北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)科首席教授彭永臻等進(jìn)行了多方面的討論，提出了各自獨(dú)到的見(jiàn)解。

 

彭永臻：首先我拋磚引玉，把近兩年對(duì)城市污水處理脫氮技術(shù)的一些想法分享給大家。目前城市污水脫氮技術(shù)發(fā)展得很快，但主流厭氧氨氧化應(yīng)用幾乎還是零。厭氧氨氧化技術(shù)主要有3個(gè)特點(diǎn)：一是附著性，厭氧氨氧化技術(shù)中存在的顆粒污泥和填料使得懸浮污泥很難進(jìn)行培養(yǎng)。二是該技術(shù)需要較高的溫度，32℃最好，低溫則不行。三是增殖速度非常慢。城市污水一般存在低氨氮、低溫、大水量等特點(diǎn)，而正因?yàn)檫@三個(gè)理由，厭氧氨氧化技術(shù)在城市污水處理應(yīng)用中受到了很大的阻礙。

 

但厭氧氨氧化技術(shù)也有其優(yōu)勢(shì)所在。目前主流城市污水脫氮技術(shù)存在一大難點(diǎn)，就是能耗高、消耗大。厭氧氨氧化可以把一半左右的氨氮氧化為亞硝酸根，然后在厭氧氨氧化作用下還原為氮?dú)?，這對(duì)于城市污水處理的節(jié)能是非常有利的。眾所周知，新加坡的氣溫較高，很適用于厭氧氨氧化技術(shù)，但那里依舊有許多厭氧氨氧化技術(shù)工程被廢棄，可見(jiàn)該技術(shù)在城市污水處理中推廣難度之大。所以，將厭氧氨氧化技術(shù)徹底應(yīng)用于城市污水處理之中還任重道遠(yuǎn)。

 

最后談一下我們團(tuán)隊(duì)正在研究的短程反硝化技術(shù)，這個(gè)技術(shù)對(duì)于未來(lái)厭氧氨氧化技術(shù)的應(yīng)用推廣十分重要。短程反硝化是將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽的過(guò)程，在污水處理中，短程反硝化過(guò)程可以縮短厭氧氨氧化反應(yīng)時(shí)間，提高厭氧氨氧化的脫氮效率，同時(shí)減少有機(jī)碳源的需求。例如，A2O回流百分之百的污泥，內(nèi)循環(huán)后就是百分之二百，在缺氧厭氧條件下去除1毫升的氨氮，將伴隨去除1.32毫升的亞硝，亞硝把回流液中的硝酸氮還原為亞硝酸氮，這樣一共就能去除近8毫升的總氮，非?？捎^。因此從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，短程反硝化有可能是今后城市污水厭氧氨氧化的研究重點(diǎn)。

 

短程反硝化+Anammox的知識(shí)點(diǎn)

 

厭氧氨氧化（anaerobic ammonium oxidation, Anammox）：是在厭氧（實(shí)際為缺氧）條件下，以氨為電子供體，以亞硝酸鹽為電子受體，將氨氧化成氮?dú)?，這比全程硝化（氨氧化為硝酸鹽）節(jié)省60%以上的供氧量。以氨為電子供體還可節(jié)省傳統(tǒng)生物脫氮工藝中所需的碳源。

 

以氨為電子供體還可節(jié)省傳統(tǒng)生物脫氮工藝中所需的碳源。同時(shí)由于厭氧氨氧化菌細(xì)胞產(chǎn)率遠(yuǎn)低于反硝化菌，所以，厭氧氨氧化過(guò)程的污泥產(chǎn)量只有傳統(tǒng)生物脫氮工藝中污泥產(chǎn)量的15%左右。

 

短程反硝化（partial denitrification）：將NO3ˉ，還原為NO2ˉ而不是直接還原為N2。

 

短程反硝化氨氧化這一過(guò)程的必要條件和關(guān)鍵步驟是其中的短程反硝化，因?yàn)槿绻麤](méi)有 NO2ˉ產(chǎn)生，就不可能發(fā)生厭氧氨氧化反應(yīng)（簡(jiǎn)化為NH4*+NO2ˉ→N2+2H2O)，而在缺氧池中，又不存在好氧條件及其短程硝化（NH4+至NO2ˉ）來(lái)產(chǎn)生NO2ˉ，因此，只能以污水中的有機(jī)物作為電子供體，通過(guò)短程反硝化將回流污泥和內(nèi)回流硝化液中的NO3ˉ還原為NO2ˉ，同時(shí)利用來(lái)源于污水并過(guò)量存在于厭氧和缺氧池的NH4+，形成與促進(jìn)部分Anammox反應(yīng)過(guò)程。

 

注：美國(guó)消息來(lái)自水進(jìn)展公眾號(hào)，翻譯來(lái)自谷歌翻譯，環(huán)保工程師整理