自养反硝化脱氮技术课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/1/20,医疗参考,~,‹#›,,Autotrophic Denitrification Process,自养反硝化脱氮技术,,,,,,,,,,,,,,,,,,2019,年,4,月,,1,医疗参考,~,Autotrophic Denitrification Pr,,,,,,01,自养反硝化简介,生物脱氮与反硝化、反硝化细菌,02,自养反硝化的类型,氢型、硫型、铁型,03,工程应用,印染废水、垃圾渗滤液、城镇污水,04,总结与展望,自养反硝化的发展前景,Contents,目录,01自养反硝化简介生物脱氮与反硝化、反硝化细菌02自养反硝化,生物脱氮与反硝化,异养反硝化与自养反硝化,自养反硝化细菌,自养反硝化简介,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,01,生物脱氮与反硝化自养反硝化简介01,,,反硝化反应,,氨化反应,硝化反应,一、自养反硝化简介,1.,生物脱氮与,反硝化,,,反硝化反应氨化反应硝化反应一、自养反硝化简介1. 生物脱氮与,,,,异养反硝化,,自养反硝化,异养反硝化是指反硝化细菌以,有机物作为碳源和电子供体,提供能量，使硝酸盐和亚硝酸盐还原为氮气的过程。

一、自养反硝化简介,2.,异养反硝化与,自养反硝化,自养反硝化则以,氢、单质硫、硫化物、铁或铁离子、氨氮,等还原性物质作为电子供体异养反硝化自养反硝化 异养反硝化是指反硝化细菌以,,,大多数硝化细菌是异养细菌，如假单胞菌属、微球菌属等，,只有少数反硝化细菌为自养菌，如脱氮硫杆菌,脱氮硫杆菌（,Thiobacillus denitrificans,）是,专性无机,化能自养型细菌,，在氧化硫化物的过程获得能量一、自养反硝化简介,3.,自养反硝化细菌,好氧：,脱氮硫杆菌以,氧,为电子受体氧化还原硫化合物而获得能量厌氧：,脱氮硫杆菌以,硝酸盐,中的氧来氧化硫化合物大多数硝化细菌是异养细菌，如假单胞菌属、微球菌属等，脱氮硫杆,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,02,氢型自养反硝化,硫型自养反硝化,铁型自养反硝化,厌氧氨氧化,自养反硝化的类型,02氢型自养反硝化自养反硝化的类型,,氢型,,硫型,,铁型,,氨氮型,二、,自养反,硝化的类型,01,02,03,04,,,,,氢型硫型铁型氨氮型二、自养反硝化的类型01020304,,二、,自养反,硝化的类型,1.,氢型自养反硝化,由于氢气在水中溶解度小，如何强化,氢气供应,是氢型自养反硝化技术的瓶颈。

由于自养微生物生长缓慢，为避免生物量流失，氢型自养反硝化反应器需要,添加载体,，以供微生物附着生长Reaction,：,,二、自养反硝化的类型1. 氢型自养反硝化 由于,,二、,自养反,硝化的类型,1.,氢型自养反硝化,连续培养条件下氢型反硝化效能,氢型自养反硝化的反应物和生成物均无毒性，但其,运行成本高,（氢气制备和氢气供应），,效能低,二、自养反硝化的类型1. 氢型自养反硝化连续培养条件下氢型,,二、,自养反,硝化的类型,2.,硫,型自养反硝化,硫型自养反硝化反应器多采用,单质硫,作为电子供体，这是因为投加的硫粒还可作为生物膜载体但工程应用中大规模使用硫磺会增加成本，应考虑更经济的含硫物质作为电子供体硫铁矿,是地壳中含量丰富且主要以矿物加工厂废弃物形式存在的硫化矿物，价格低廉二、自养反硝化的类型2. 硫型自养反硝化 硫型,二、,自养反,硝化的类型,2.,硫,型自养反硝化,连续培养条件下硫型反硝化效能,硫型自养反硝化效能高，但反应物具有生物毒性，且反应产物,硫酸盐,仍旧是水体污染物之一二、自养反硝化的类型2. 硫型自养反硝化连续培养条件下硫型,,二、,自养反,硝化的类型,2.,硫,型自养反硝化,硝态氮,氨氮,在硫自养反硝化系统中脱氮，具有脱氮速率快、效果好的优点。

同时：,通过产生的氢离子溶解石灰石去除一定量的,总磷,通过自身的同化作用消耗一定量的,氨氮,硫自养反硝化强化脱氮除磷试验,石灰石：,补偿反应过程当中所需要的,碱度,为自养菌脱氮硫杆菌提供,无机碳源,,二、自养反硝化的类型2. 硫型自养反硝化硝态氮氨氮,,,,,,,,,,,温度,温度,20~35℃,的范围内对硝氮有较高的去除速率，,27.4 ℃,最佳,氨氮浓度,脱氮硫杆菌的反硝化需要一定浓度的氨氮，限制浓度,,为,2.62mg/L,无机盐,磷、铁等无机元素需维持一定浓度，利于反应,pH,pH,值,在,6.5~8.0,范围内均能取得较为满意的反硝化效果,硝氮浓度,对高浓度硝酸盐有较好的耐受性,,,去除速率也较高,无机碳源,以,HCO,3,-,作为无机碳源时其限制浓度,为,,29.05mg/L,二、,自养反,硝化的类型,2.,硫,型自养反硝化,影响脱氮硫杆菌反硝化的因素,,,,,温度温度 20~35℃的范围内对硝氮有较高的去除速率，27.,二、,自养反,硝化的类型,3.,铁型自养反硝化,Reaction,：,,,,,,,铁盐脱氮菌广泛分布于细菌域和古菌域，涉及,8,个科，,10,个属在细菌域中，铁盐脱氮菌主要分布于,变形菌门,。

在古菌域中，铁盐脱氮菌仅见报道于广古菌门古丸菌纲古丸菌科,铁丸菌属,二、自养反硝化的类型3. 铁型自养反硝化Reaction：,二、,自养反,硝化的类型,3.,铁型自养反硝化,能源需求,铁盐脱氮菌属,化能营养型,包括自养铁盐脱氮和兼养铁盐脱氮菌碳源需求,铁盐脱氮菌属,兼性营养型,自养铁盐脱氮菌以碳酸氢盐或二氧化碳为礙源氮源需求,铁盐脱氮菌可利用硝酸盐、亚硝酸盐等无机态氮源，部分还可利用有机态氮源二、自养反硝化的类型3. 铁型自养反硝化能源需求,二、,自养反,硝化的类型,3.,铁型自养反硝化,,,,,亚铁氧化酶型,硝酸盐还原酶型,电子节余型,细胞色素,bc1,型,,机理,,模型,二、自养反硝化的类型3. 铁型自养反硝化亚铁氧化酶型硝酸盐,,,,,,,,,温度,铁盐脱氮菌多为嗜中温菌，最适温度介于,28~40°,Ｃ,基质,电子受体种类的不同对铁盐脱氮菌的反应速率影响不大，但铁盐种类的不同可影响产物的,种类和形态,有机物,添加适量有机物有助于铁盐脱氮,反应的进行，一般多选用,乙酸盐,pH,酸性条件下，二价铁溶解性良好且稳定，,但反硝化菌活性受到抑制,,,最适,pH,介于,6.4-6.7,Fe/,Ｎ摩尔比,铁盐脱氮反应中,Fe/,Ｎ摩尔比应为,5:1,,,此时反硝化反应彻底,二、,自养反,硝化的类型,3.,铁型自养反硝化,影响铁盐脱氮菌反硝化的因素,,,,,温度铁盐脱氮菌多为嗜中温菌，最适温度介于28~40°Ｃ基质电,二、,自养反,硝化的类型,4.,厌氧氨氧化,Reaction,：,新加坡樟宜再生水厂,,二、自养反硝化的类型4. 厌氧氨氧化Reaction：新加,,二、,自养反,硝化的类型,5.,几类自养反硝化的比较分析,氧化还原电位,电子转移情况,二、自养反硝化的类型5. 几类自养反硝化的比较分析氧化还原,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,03,印染废水,垃圾渗滤液,Deamox,SANI,工程应用,03印染废水工程应用,印染废水,垃圾渗滤液,SANI,工艺,三、工程应用,Deamox,工艺,印染废水垃圾渗滤液SANI工艺三、工程应用Deamox工艺,常用的印染废水处理方法为结合物化及生化的二级处理工艺，可去除废水中的大部分污染物，但,出水色度、,COD,等指标不能满足新标准的要求。

三、工程应用,1.,印染废水,,,,,色度高,有机物含量高,成分复杂,可生化性能差,,,实验进水为太湖流域某印染集中污水处理厂调节池水,印染废水,,常用的印染废水处理方法为结合物化及生化的二级处,,,三、工程应用,1.,印染废水,,,,,,,脱氮效果,三、工程应用1. 印染废水脱氮效果,,三、工程应用,1.,印染废水,,,试验结果,生物吸附,/MBBR/,混凝沉淀池,/,硫铁自养反硝化,/,活性焦组合工艺处理印染废水取得较好的出水效果硫铁自养反硝化滤池起到了较好的脱氮作用，出水,NO,3,-,-N,浓度稳定在,0.5 mg/L,以下，出水,NO,3,-,-N,基本完全去除COD,氨氮,TP,TN,16,0.56,0.32,1.39,mg/L,三、工程应用1. 印染废水试验结果 生物吸附/,,三、工程应用,2.,垃圾渗滤液,两级自养反硝化,实现垃圾渗滤液深度脱氮,垃圾渗滤液取自深圳市某垃圾填埋场,节省,60%,的需氧量,ANAMMOX,工艺无需外加碳源,高效低耗、运行成本低廉,短程硝化反硝化,-ANAMMOX,,硫自养反硝化,去除厌氧氨氧化生成的硝态氮,无需外加碳源,垃圾填埋气中硫化氢气体无害化处理,三、工程应用2. 垃圾渗滤液两级自养反硝化实现垃圾渗滤液深,,,三、工程应用,2.,垃圾渗滤液,短程硝化反硝化反应器,控制曝气时间,(22.7 h),、,DO,浓度,(≤0.5 mg/L),在进水,50%~60%,的氨氮被转化为亚硝氮,出水,NH,4,+,-N,为,1013.6 mg/L NO,2,-,-N,为,1206.3 mg/L,氨氮与亚硝氮的平均浓度比例为,1:1.21,，说明短程硝化反硝化反应器中,AOB,为优势菌属,厌氧氨氧化反应器出水,NH,4,+,-N,平均浓度,21.9 mg/L,，去除率为,91.6%,NO,2,-,-N,平均浓度,14.0 mg/L,，去除率为,94.9%,,三、工程应用2. 垃圾渗滤液短程硝化反硝化反应器厌氧氨氧化,三、工程应用,2.,垃圾渗滤液,出水,NO,3,-,-N,浓度,1.5 mg/L,，,NO,2,-,-N,浓度,4.2 mg/L,反应器进水氮负荷为,0.43 kg/(m3·d),，,,氮去除率可达,94%,,SAD,反应器氮浓度,出水中的,硫代硫酸盐和硫化物,浓度均在,0.1 mg/L,以下,约,64.2%,的硫化物转化为硫酸盐，部分生成硫单质,硫酸盐浓度会随着进水硫化物浓度的不同而变化,,SAD,反应器硫浓度,三、工程应用2. 垃圾渗滤液出水NO3--N 浓度 1.5,三、工程应用,2.,垃圾渗滤液,,试验结果,短程硝化反硝化,-ANAMMOX-SAD,工艺实现了处理垃圾渗滤液的,深度脱氮,。

同时，可将垃圾填埋场中的硫化氢气体通过回收与再循环的方式为本工艺提供硫源，为,硫化氢气体,的去除提供了新思路出水,COD,氨氮,硝态氮,TN,浓度,(mg/L),2151,1.9,9.7,<12,去除率,%),52.2,99.9,89.3,99.5,三、工程应用2. 垃圾渗滤液试验结果 短程硝化,,,,,三、工程应用,3. Deamox,工艺,短程反硝化,-,厌氧氨氧化,短程反硝化最初发现于,ANAMMOX,反应器中，经过进一步的优化并与,ANAMMOX,耦合，形成新的,DEAMOX,脱氮工艺短程硝化一般通过温度控制、溶解氧（,DO,）控制、,pH,控制等来实现过程控制严格，稳定性差，容易对后续的,ANAMMOX,处理单元产生不利影响短程硝化,短程反硝化,,三、工程应用3. Deamox工艺短程反硝化-厌氧氨氧化短程,三、工程应用,3. Deamox,工艺,,Deamox,短程反硝化,-,厌氧氨氧化,三、工程应用3. Deamox工艺Deamox 短程反硝化-,三、工程应用,4. SANI,工艺,香港作为一个严重缺乏淡水资源的海岸城市，自上世纪五十年代开始采用海水冲厕平均每天为香港提供,760,，,000,立方米的海水作冲厕使用节省,22%,的淡水资源。

城市水循环创新技术,“杀泥”工艺,背景,,三、工程应用4. SANI工艺　 香港作为一个严重缺乏淡水,,三、工程应用,4. SANI,工艺,SANI,工艺的碳硫氮三循环理论示意图,由于香港的城市污水中富含硫酸盐，香港科技大学陈光浩教授于与,2004,年首先提出了基于硫型自养反硝化的城市污水处理的新工艺,——,SANI,工艺,异养硫酸盐还原,(,S,ulfate reduction),,自养反硝化,(,A,utotrophic denitrification),,硝化反应,(,N,itrification),一体化,(,I,ntegrated),,三、工程应用4. SANI工艺SANI工艺的碳硫氮三循环理论,,三、工程应用,4. SANI,工艺,SRUSB,中消耗有机物、硫酸盐还原,缺氧滤池中发生硫自养反硝化反应：,好氧滤池中发生硝化反应：,通过硫循环，不仅降低了,COD,去除过程中氧的消耗，且通过三种低泥产率的生物化学反应，实现了剩余污泥零排放污泥产率仅,0.04g-vss/gCOD,三、工程应用4. SANI工艺SRUSB中消耗有机物、硫酸盐,三、工程应用,4. SANI,工艺,,2013-2015,年在沙田污水厂展开的大型示范试验，每天平均处理一千吨实际污水。

COD,和总氮去除率可达,80%,污泥减量达,70%,左右,结合高效混凝沉淀,,污水中,75%,的总磷可以被去除,与传统沉淀池用地相比减少,70%,三、工程应用4. SANI工艺 2013-201,,三、工程应用,4. SANI,工艺,强化工艺,MD-SANI,改进的,SANI,工艺为亚硫酸盐、硫酸盐还原,-,混合反硝化,-,自养硝化的集成，工艺,SANI,与,MD-SANI,的主要差异在于进水中硫元素的形式不同，以及反硝化所利用的物质不同三、工程应用4. SANI工艺强化工艺MD-SANI,三、工程应用,4. SANI,工艺,剩余污泥零排放，更不必后续的污泥处理工艺，节省大量建设投资处理高盐市政污水（海水冲厕水），对海水冲厕的推广及节约淡水具有重大意义COD,去除率,95%,，,TN,去除率可达,76%,以上节省占地面积,75%,，节省基建成本,20%,，处理成本降低,50%,出水水质长期稳定，不存在污泥膨胀等常见问题03,04,01,02,05,技术优势,,,,,,,,,,,,,,,,,4,3,2,1,三、工程应用4. SANI工艺剩余污泥零排放，更不必后续的污,,,,,三、工程应用,4. SANI,工艺,,,03,,,04,,,01,,,02,,前景,SANI,技术联合海水冲厕技术在沿海地区的应用推广可有效解决沿海城市,淡水资源,匮乏的问题,沿海城市生活污水处理厂的技术改造，加入,20%,海水即可进行,SAN,技术,原位改造,（,HO-SANI,）,利用含硫酸盐废水处理内陆城市生活污水的,SANI,技术应用，解决,城市污泥,问题,开展硫循环,DS-EBPR,技术（,BioP-SANI,）研究，探索生物,强化除磷,的新途径和基础研究。

三、工程应用4. SANI工艺03040102前景SANI技,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,04,发展前景,总结展望,04发展前景总结展望,,,,四,、总结展望,自养反硝化丰富了生物脱氮理论，为脱氮工艺增加了更多的可能，尤其适合低,C/N,比的城市污水,Deamox,、,SANI,等基于自养反硝化的城市污水降解有机物同步脱氮工艺具有良好的发展前景,,四、总结展望 自养反硝化丰富了生物脱氮理论，为脱,Thanks,！,,,,,,,,,,,,,,,,,41,医疗参考,~,Thanks！41医疗参考~,。