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生物膜載體系統的優化設計

             來源: 閱讀:17467 更新時間:2023-07-18 09:51

目前在市政污水廠除了對含碳有機物進行削減以外也必須對含氮物質加以去除。對含氮物質的去除通常采用硝化和反硝化工藝。

進行硝化時必須消耗大量的氧氣和能量。反硝化則相對來說能量消耗較少,但是需要大量的碳源。如何提供碳源最近幾年在很多污水處理廠已成了很大的問題。卓有成效的節水措施一方面導致含氮物質尤其是氨氮的濃度逐漸升高,另一方面有機物的濃度(以COD和BOD5表征)則有下降的趨勢。德國污水技術協會(ATV)要求BOD5 : N的比值不能低于5反硝化才能順利進行,但在德國很多地區已無法滿足這一要求。如果BOD5 : N的比值低于3理論上反硝化就無法進行。如何對已有的技術進行優化解決上述的問題對科學家和工程師是一個很大的挑戰。

幾年以前荷蘭一所大學研發了一種新的工藝- Anammox工藝,該工藝能夠代替傳統的硝化-反硝化工藝。簡單來說Anammox工藝就是厭氧氨氧化。使用該技術無須額外的碳源和氧氣氨氮就能轉化為氮氣。在該技術中起核心作用的是一些特殊的微生物菌群。目前已發現了5種起作用的菌群,例如厭氧氨氧化布羅卡德氏菌。已被證實所有發現的菌群的倍增速度較慢,約為30天。此外這些菌群大多位于生物膜的內層,這兩點制約了近年來該技術的發展。

但是該技術還是取得了重大突破,2006年世界上第一座使用該工藝的污水處理廠在荷蘭鹿特丹投入了運營。投入運行后不僅氨氮和總氮的去除問題得到徹底解決,而且很大的優勢體現在運行費用的大幅降低,光是能耗和傳統工藝相比就減少了90%。因為在鹿特丹該技術應用于新建的污水廠,如果該工藝能在現有污水廠的改擴建中得到應用,加上運用于新建污水廠,在德國的投資額估計在20億到100億歐元之間。

因此迫在眉睫的任務是找到一個費用更低和啟動更快的解決方案。該項目的目標是研發一種能與已建設施相耦合的技術。該技術的核心是使用優化的生物膜載體系統以及研發出新的反應器系統。該系統能與已建的活性污泥反應池混合使用。該系統也能獨立處理部分進水,然后再導入已運行的系統中。德國LEVAPOR生物膜技術公司提供了LEVAPOR生物膜載體,我們與ISTEV公司合作開發了反應器部件, 然后在BERGMANN公司的污水處理設施中進行了測試。

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