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美国粉丝东秦、M.S.M .杰顿*和M.C.M .范·雷特* *

荷兰代尔夫特大学应用科学学院生物工程系。荷兰Julianalaan 67号技术

2828年荷兰代尔夫特(电邮:mcmvanloosdrecht @ tnw . tudelft . nl)

*现住址:大学科学系微生物学系。荷兰奈梅亨6525 ED镜头奈梅亨的

荷兰

* *通信作者

铵处理丰富的废水，如污水污泥沼气池，可显着。

当引入新的改进过程时，就引入了生物技术。本文的结合部分

硝化过程(硝化？)和缺氧氨氧化(厌氧氨氧化？)过程处理

富氨进水的评价。在这一合并过程中，对污泥的循环利用进行了研究。

鹿特丹多克海文污水处理厂出产的葡萄酒。沙龙流程运行稳定在2。

在十升CSTR连续曝气多年，HRT为65438±0天。污泥液中的氨

换算成53%，只有亚硝酸盐。在测试过程中没有观察到硝酸盐的形成。流出的

Sharon的工艺非常适合作为有进水的厌氧氨氧化反应器。在厌氧氨氧化过程中

作为颗粒污泥SBR工艺运行。80%以上的氨转化为二价。

天然气负荷为1.2 kgN/m3/天。类似于浮游菌的细菌统治着混合社会

厌氧氨氧化反应器，只有一小部分人口被好氧氨氧化。

细菌。这表明氨氧化细菌没有

在SBR工艺中积累。试验表明，组合式salon厌氧氨氧化系统是可行的。

稳定而长期的过程是为全面实施做准备。

短程硝化；亚硝化；亚硝酸盐；好氧和厌氧氨氧化；污泥酒；客厅

厌氧氨氧化

介绍

氨是废水中最重要的成分之一，已经被去除。

废水可以排放。这主要是由于完全氧化。

硝酸盐，随后硝酸盐还原成两种气体缺氧条件

献祭鳕鱼。氧气(空气)用于进入废水的氧化。

铵需要大量的能量。此外，大量的化学需氧量

废水往往是有限的，这就需要以COD的形式购买甲醇。

由于长期污泥硝化所需的年龄，大型反应器(面积要求)

是必要的。这些限制中的一些可能绕过两个应用。

新开发的生物技术进展:部分硝化氨

亚硝酸盐硝化和亚硝酸盐反硝化的快速增长，利用氨水作为天然气。

作为电子供体。以这种方式，以最小的COD和能量去除氮。

脱氮过程很少使用能源和化学需氧量。

图1中的一个基本过程提出了厌氧氨氧化的概念，该概念已被部分

介绍了Dokhaven在荷兰鹿特丹污水处理厂的实施情况。那

污泥循环水通常含15%，全厂总负荷只有1%。

液压负载。污泥酒中删除了氨水(1-1.5 gNH4氮/升)。

部分氧化铵是亚硝酸盐，亚硝酸盐是反硝化铵。

作为电子供体。对这两个系统至关重要的这些过程最近

水科学与技术:第44卷，1号，153-160？纽伦堡出版社2001年

153

在我们的发展部门:沙龙和厌氧氨氧化过程(雷帆赫特)

以及Jetten 1998)。这样反硝化的需氧量就减少了。

60%，没有所需的化学需氧量，污泥产量被边缘化，净二氧化碳排放量。

大大降低。

氨氧化没有生物质能保留。

Sharon过程(Hellinga等人，1997，1999)没有任何生物保留。

这意味着污泥龄(广播和电视)等于水力停留时间(HRT)。存在

这种系统的流出物浓度仅取决于生长率(1/SRT)。

细菌参与和独立的流入浓度。在操作过程中

在沙龙过程中，温度超过25℃，铵氧化剂迅速增长。

已选中。然而，这些生物具有低亲和力铵(亲和力常数

20-40毫克NH4氮/升)。在实践中，这将导致微生物在废水中的应用。

相对高的铵浓度(？50-100毫克/升)。因此，沙龙

该方法最适合于处理高浓度铵(“500毫克

/升)，而不是出水水质的关键。

沙伦工艺中的污泥消化废水温度为30-40摄氏度。

微生物生物量没有储备，所以稀释率可以设定这样的利率。

硝酸铵氧化剂的生长速度不够快，无法停留在反应器中，而亚硝酸盐氧化菌

正在开发中。沙伦一直在实验室(2升反应堆)里操作。

消化废水2年以上。这就直接展开到满刻度(1800立方米)。

在那里，这是意料中的事(穆德等。，2001年)。

在沙龙中调查混合微生物群落的生物量。

分子生态技术(Logemann等，1998)。总DNA提取

有来自生物样品的常见细菌和用于PCR扩增的引物。

PCR产物用于建立基因库。分析表明克隆

优势克隆(69%)是非常相似的硝化产碱杆菌。这就是质量

并且通过定量分析确认了两种独立的显微方法。存在

大约50-70%的氨氧化细菌显示使用了16县rRNA基因。

靶向荧光寡核苷酸探针(NEU653)是特定的硝化物种。

硝化产碱杆菌在文献中被描述为快速生长的硝化细菌。

铵和硝酸盐的浓度在高水平上增加。美国粉丝东秦等人154

图1在鹿特丹Dokhaven污水处理厂执行Salon厌氧氨氧化工艺。

沙伦过程产生氨和亚硝酸盐的混合物。

当沙伦反应器用于提供饲料时，只有50%的厌氧氨氧化过程。

p-铵需要转化成亚硝酸盐:

硫酸铵

+ +碳酸氢盐

-+0.75氧气→ 0.5硫酸铵

++0.5二氧化氮

-+二氧化碳+1.5水(1)

这种化学计量反应意味着由于污泥的存在，不需要额外的碱。

葡萄酒引起的厌氧消化一般会含有足够的碱度(在

碳酸氢钠形式)来弥补酸的产生，如果只有50%的硝酸铵被

氧化。有可能产生50:50的混合铵和亚硝酸盐。

沙龙一直在评估广泛的实验室系统，污泥葡萄酒的过程。

鹿特丹的污水处理厂。结果(图1，表1)表明，事实上，

稳定的转变是可能的。氧化铵为53%，亚硝酸盐为1.2kg氮。

每天每立方米的负荷，没有任何要求的pH控制。氨氧化细菌

耐受高浓度亚硝酸盐(0.5克二氧化氮/升，pH值为7)。

它可以对从沙龙出来的铵/亚硝酸盐比率的过程敏感。

反应的pH值在6.5和7.5之间。这样，准确性

可在全反硝化厌氧氨氧化过程中获得。在实验中

在此期间，对几次成功试验(第一阶段3和5)的可能性进行了评估。

通过控制pH值来设置所需的铵/亚硝酸盐比率。

美国粉丝东秦等人。

155

表1试验期间沙龙反应器的转化率。进水属于离心滤液。

鹿特丹Dokhaven污水处理厂污泥消化离心机(水力停留时间=广播电视= 1天)

参数单位稳态运行* * *周期(240四)

进水氨氮kg/m3 1.18 0.14 1.17 0.25。

流入氮氧化物千克/立方米000

废水中氨氮kg/m3 0.55 0.100.60 0.20

废水中二氧化氮kg/m3 0.60 0.100.55 0.20

废水中的硝酸盐氮kg/m3 000

pH值为6.7 0.36.8 1.2。

NH4-N的转化53 49

氮转化kg/m3/d 0.63 0.100.52 0.20。

硫酸铵转化沙龙反应器的连续运行。水力停留时间与广播电视人

双方各一天。周期1:启动周期，周期2、4和6，无pH控制的稳态运行，周期3。

5.测试期间，评估影响反应器的pH值的转换。(10)氨氮；？:NH4-N输出；？:二氧化氮氮气输出)

从水里出来。在这种控制的原理下，恒化器系统用于:恒定稀释。

污水随利率底物浓度不会发生变化。已经表明，氨，虽然

然后是铵

+是活性底物(Hellinga等人，1999)。如果pH值不断增加

氨含量意味着降低铵含量。即通过增加pH值的数量。

废水中的铵迅速下降。结果表明，在第3天和第5天，它确实是一个

pH值的微小变化导致铵/亚硝酸盐比例的大量变化。

不受控制的转换已经是一个总“90%可用，所以它是值得怀疑的。

额外清除pH控制在经济上是否值得。

在厌氧氨氧化过程中

厌氧氨氧化是在缺氧条件下转化为亚硝酸盐的过程。

二氢铵作为电子给体；

硫酸铵

++二氧化氮

-→氮气+2水(2)

这种细菌的厌氧氨氧化催化反应是自养的，这意味着亚硝酸盐可以

在不使用化学需氧量或增加外部甲醇的情况下转化为二次气体。

(Jetten等人，1998)。在厌氧氨氧化工艺中发现了中试装置。

金(莫特等的精神。, 1992, 1995).生物过程可以

这表明厌氧氨氧化的活性被γ射线辐照失活，

加热实验工厂的污泥或孵育各种抑制剂(Jetten等人，1998)。

细胞可逆地抑制低至0.5%空气饱和度的氧浓度。

(斯特劳斯等人，1997，杰顿等人，1998)。此外，有人指出，亚硝酸盐

优选的电子受体过程。

细菌负责工艺丰富的序批式反应器。

铵、亚硝酸盐和碳酸氢钠(Strous等人，

1998, 1999).生长率(倍增时间11天)和生长率(0.11金时/

GNH4-n)很低。因此，厌氧氨氧化工艺优势明显。

污泥产量低。然而，一个有效的系统，如生物量滞留。

SBR系统的使用将需要维持所有厌氧氨氧化反应器中的生物量和生物量。

只要需要启动时间，就会产生足够的生物质。具体高度最高

氮消耗率(0.82肾炎/gVSS .天)，非常高的亲和力氨和

亚硝酸盐(举报“0.1 mg？/L)和颗粒生长保持高效的生物质能，

使得设计非常紧凑的设备成为可能。

先前的研究表明，一些硝化物种也可以

氨氧化和亚硝酸盐作为电子受体。缺氧或氧限制

反应率小于0.08肾炎/gVSS .天(Bok等，1995；杰顿

等等。, 1999;易，，1998；施密特，博克，1997；施密特，博克，1998；扎尔特，

Bok，1998)。我们的培养物具有的厌氧氨氧化活性远远高于这个比例。

此外，我们的培养物由70%或更多的形态典型微生物所控制。

结果表明，成员的三个属性排序相同。

Planctomycetales:细胞分裂的芽，由内部细胞分裂

目前的细胞壁的火山口状结构，以及现有的血脂异常。

膜(Strous等人，1999)。基于16S RNA分析的暂定名。

布罗卡迪亚厌氧氨氧化菌提出厌氧氨氧化是负责任的有机体。

过程。

最近，在几个污水处理中报告了大量的氮损失(表2)。

系统(赫尔默和阿特，1998；希彭等等。, 1996;西格里斯特等人，1998，施密德等

基地。, 2000).由于氮气负荷很高，空气供应有限，大量

氨失去气态氮化合物。在这样的体制条件下，范等人在美国可能会提前出局。156

韦尔可以在这两种硝化和厌氧氨氧化细菌中存活。

(施密德等人，2000年)。通过特定杂交探针确定

厌氧氨氧化细菌中有很多这样的过程。仅在

发现微反应器具有大量的常规硝化作用。这些意见

它表明厌氧氨氧化可能是一个普遍的性质，并可能

可从许多不同的来源获得。

可行性研究

在最近的可行性研究报告(Strous等人，1997)中，取消了污泥中的铵。

以沼气池废水为研究对象，采用厌氧氨氧化工艺进行处理。这项研究的结果

结果表明，沼气池污水中的化合物没有不利影响厌氧氨氧化。

污泥。pH值(7.0-8.5)和温度(30-37℃)的优化过程较好。

预计值范围内为沼气池废水。实验室实验

规模(2升)流化床反应器显示厌氧氨氧化污泥容量

氨和亚硝酸盐去除高效沼气池中的污泥和污水。氮

负载厌氧氨氧化的流化床反应器可将容量从0.2 kg Ntot/m3d 2.6。

Kg Ntot/m3d。由于亚硝酸盐的限制，还没有达到最大容量。存在

获得了价值为5.1kg Ntot/m3d的实验合成废水。

(Jetten等人1998)。

组合、厌氧氨氧化工艺和部分硝化(沙龙)

该工艺已成功地测试和利用了污泥消化池的出水。沙龙反应堆

无pH控制的总氮负荷约为1.2kg N/m3/天。

沼气池污泥中p-铵转化为53%，pH值为

控件(表1)。这种一元铵和亚硝酸盐的混合物适用于厌氧氨氧化

从流程上来说。流出液沙龙反应器用作流入液。

厌氧氨氧化序批式反应器。亚硝酸盐在有限厌氧氨氧化反应器中全部亚硝酸盐

删除后，残留的铵仍然存在。测试期间的氮气负荷

0.75斤？每天每立方米(表3)。活性值高达0.8千克氮/千克。

每日干重。

可行性研究的一个关键方面是对生物量的可能影响。

污泥中硝酸铵氧化剂和菌酒的厌氧氨氧化

厌氧氨氧化过程。略有淤泥堆积，涌水量大

厌氧氨氧化过程会对厌氧氨氧化反应器产生不利影响。净产品

低厌氧氨氧化细胞的作用和积累将被稀释。

厌氧氨氧化生物量显著。FISH分析显示大多数细菌

在厌氧氨氧化反应器中，只有少量的硝化反应发生。

可以检测到来自沙龙的过程。此外，铵的量

对厌氧氨氧化的出水中的氧化细菌进行了比较。这表明

冲洗量来自沙龙系统(操作无生命物体)

美国粉丝东秦等人。

157

表2报告了厌氧氨氧化活性和类浮游菌厌氧氨氧化细菌的存在。

系统进水条件鱼神经/Amx参考

红细胞废水中的有限O2-+/+sie grist等人1998

红细胞浸出液中O2-的有限+/+Hippen等。1996

赫尔默1998

铵滴滤塔中的有限O2-/+schmid等人，2000年

填充床中的氨介质为缺氧-/+阿什波特。生意。

流化床中的氨介质为缺氧-/+射流等。1998

SBR工艺中硫酸铵缺氧-/+硫等。1998

SBR工艺污泥酒缺氧-/+本文

滞留)对厌氧氨氧化过程没有负面影响

颗粒污泥反应器。

目前，组合式沙龙厌氧氨氧化工艺已全面实施。

评价。因此，整个过程是经济地设计和评估的。

鹿特丹多克海文污水处理厂的污泥葡萄酒处理工艺

设计如表4所示。由于污泥管理，对三个案例进行了评估。

对浓缩水的流量和浓度有相当大的影响。直接消化

剩余污泥导致铵浓度为500 mgN/湖。

在污泥浓缩或离心消化之前，给予较高浓度的铵。

和低流动性。无污泥滞留工艺(沙龙)，主要

因此，沙伦反应器大小的天平上的水力停留时间很大

冲击更集中在水中。生物膜法基本上是规模化的。

实际负荷不会影响进水浓度。保留

时间到了。可变参数。因为生物膜反应器中生物膜的领域主要是

确定转化能力，颗粒污泥工艺(如颗粒污泥

SBR工艺、上流式厌氧污泥床或具有内循环(ic)的反应器导致小得多的反应器尺寸。

基于过程的成本估算。假设安装

必须建立在新的网站上。这些费用应被视为绝对指令，因为

值可以是非常具体的网站。这些成本可以类似地计算。

其他工艺已经在中试规模的脱氮和污泥消化中进行了测试。

酒精(斯托瓦，1995)。对于脱硝过程中的甲醇

这就让估计的F 2-3/kgN拆解了。在这种比较中，可以看出成本

甲醇和曝气脱氮平衡的常规额外投资

第二厌氧氨氧化反应器。其他生物技术(如生物膜和膜)

美国粉丝东秦等人158

表3改良颗粒污泥厌氧氨氧化反应器的SBR工艺和美联储

硝化污水由沙伦反应器产生(表1)。

参量单元的稳定运行

考试期间，每天110。

入口氨氮kg/m3 0.55 0.10

进水中二氧化氮为0.60±0.10kg/m3。

NH4-N的转化kg/m3/d0.35 0.08

NO2的氮转化为kg/m3/d0.36 0.01。

二氧化氮废水中的氮kg/m3 0

音量转换。千克ntot/立方米/d0.75 0.20

污泥转化kg Ntot/kg SS/天0.18 0.03

表4三个不同案例的多维综合沙龙-厌氧氨氧化工艺

反应堆工况1工况2工况3参数单位

一般氮气负荷为1，200 1，200 1，200 1，200。

NH4-N的浓度为kg N/m3 500 1，200 2000。

涌水量m3/天2400 1000 600

沙伦反应器的容积为3120 1300 780立方米。

氧气需求量kg O2/天2181 2181 21。

航空需求

*

nm3/天56000 56000 56000

移动床体积立方米450 450 450

厌氧氨氧化反应器的水力停留时间为4.5小时，165438+10月18天。

颗粒污泥体积立方米75 75 75

厌氧氨氧化反应器的水力停留时间为0.75小时，65438±0.8±3。

*计算假设耗氧量为15g/nm3/m actor。

工艺)具有较高的投资成本和较高的运行成本。

硝酸盐导致的超标F 5-10/kg？删除。对于物理/化学技术的价值

f 10-25/斤？删除评估。例如，如果能源是

免费或低价。然而，预处理必须消除碳酸盐。

在物理过程中对价格做出重大贡献。

结论

提出了脱氮废水的两个新概念。

这大大降低了能源和化学利用的目的。二手的

在联合沙龙的厌氧氨氧化过程中将不再需要脱氮。

化学需氧量输入。因此，组合系统可以独立运行。这使得...

尽可能优化COD和反硝化的分离。提议的概念

试验表明，该污水长期稳定，氨氮去除率高。

而不需要过程控制。鉴于积极成本计算的全面实施

可以预计，在不久的将来。

正式表示感谢

氮转化技术的金融支持研究

基金会的应用水研究(STOWA)，这是应用科学。

(短期弃权)、皇家艺术与科学学院(KNAW)、DSM的主题、帕克、以及

Grontmij顾问。我们感谢我们的同事进行了富有成效的讨论和合作。

参考数据

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159

表5成本估算是表4中提到的沙伦厌氧氨氧化工艺的三个案例。

参数单元案例1案例2案例3

氮负荷千克氮/天1.200 1.200 1.200

流量M3/日2400 1000 600

浓度千克/立方米500 1，200 2000

投资KF 4983 3997 3603

KF折旧/年528 433 393

用于维护的KF/年份101 90 83

个人KF/年份24 24 24

* * * KF的D磷/年65354.75万

KF/电力年181 167 163

总成本/年KF 834 714 663

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