富銨廢水
美國粉絲東秦、M.S.M .傑頓*和M.C.M .範·雷特* *
荷蘭代爾夫特大學應用科學學院生物工程系。荷蘭Julianalaan 67號技術
2828年荷蘭代爾夫特(電郵:mcmvanloosdrecht @ tnw . tudelft . nl)
*現住址:大學科學系微生物學系。荷蘭奈梅亨6525 ED鏡頭奈梅亨的
荷蘭
* *通信作者
銨處理豐富的廢水，如汙水汙泥沼氣池，可顯著。
當引入新的改進過程時，就引入了生物技術。本文的結合部分
硝化過程(硝化？)和缺氧氨氧化(厭氧氨氧化？)過程處理
富氨進水的評價。在這壹合並過程中，對汙泥的循環利用進行了研究。
鹿特丹多克海文汙水處理廠出產的葡萄酒。沙龍流程運行穩定在2。
在十升CSTR連續曝氣多年，HRT為65438±0天。汙泥液中的氨
換算成53%，只有亞硝酸鹽。在測試過程中沒有觀察到硝酸鹽的形成。流出的
Sharon的工藝非常適合作為有進水的厭氧氨氧化反應器。在厭氧氨氧化過程中
作為顆粒汙泥SBR工藝運行。80%以上的氨轉化為二價。
天然氣負荷為1.2 kgN/m3/天。類似於浮遊菌的細菌統治著混合社會
厭氧氨氧化反應器，只有壹小部分人口被好氧氨氧化。
細菌。這表明氨氧化細菌沒有
在SBR工藝中積累。試驗表明，組合式salon厭氧氨氧化系統是可行的。
穩定而長期的過程是為全面實施做準備。
短程硝化；亞硝化；亞硝酸鹽；好氧和厭氧氨氧化；汙泥酒；客廳
厭氧氨氧化
介紹
氨是廢水中最重要的成分之壹，已經被去除。
廢水可以排放。這主要是由於完全氧化。
硝酸鹽，隨後硝酸鹽還原成兩種氣體缺氧條件
獻祭鱈魚。氧氣(空氣)用於進入廢水的氧化。
銨需要大量的能量。此外，大量的化學需氧量
廢水往往是有限的，這就需要以COD的形式購買甲醇。
由於長期汙泥硝化所需的年齡，大型反應器(面積要求)
是必要的。這些限制中的壹些可能繞過兩個應用。
新開發的生物技術進展:部分硝化氨
亞硝酸鹽硝化和亞硝酸鹽反硝化的快速增長，利用氨水作為天然氣。
作為電子供體。以這種方式，以最小的COD和能量去除氮。
脫氮過程很少使用能源和化學需氧量。
圖1中的壹個基本過程提出了厭氧氨氧化的概念，該概念已被部分
介紹了Dokhaven在荷蘭鹿特丹汙水處理廠的實施情況。那
汙泥循環水通常含15%，全廠總負荷只有1%。
液壓負載。汙泥酒中刪除了氨水(1-1.5 gNH4氮/升)。
部分氧化銨是亞硝酸鹽，亞硝酸鹽是反硝化銨。
作為電子供體。對這兩個系統至關重要的這些過程最近
水科學與技術:第44卷，1號，153-160？紐倫堡出版社2001年
153
在我們的發展部門:沙龍和厭氧氨氧化過程(雷帆赫特)
以及Jetten 1998)。這樣反硝化的需氧量就減少了。
60%，沒有所需的化學需氧量，汙泥產量被邊緣化，凈二氧化碳排放量。
大大降低。
氨氧化沒有生物質能保留。
Sharon過程(Hellinga等人，1997，1999)沒有任何生物保留。
這意味著汙泥齡(廣播和電視)等於水力停留時間(HRT)。存在
這種系統的流出物濃度僅取決於生長率(1/SRT)。
細菌參與和獨立的流入濃度。在操作過程中
在沙龍過程中，溫度超過25℃，銨氧化劑迅速增長。
已選中。然而，這些生物具有低親和力銨(親和力常數
20-40毫克NH4氮/升)。在實踐中，這將導致微生物在廢水中的應用。
相對高的銨濃度(？50-100毫克/升)。因此，沙龍
該方法最適合於處理高濃度銨(“500毫克
/升)，而不是出水水質的關鍵。
沙倫工藝中的汙泥消化廢水溫度為30-40攝氏度。
微生物生物量沒有儲備，所以稀釋率可以設定這樣的利率。
硝酸銨氧化劑的生長速度不夠快，無法停留在反應器中，而亞硝酸鹽氧化菌
正在開發中。沙倫壹直在實驗室(2升反應堆)裏操作。
消化廢水2年以上。這就直接展開到滿刻度(1800立方米)。
在那裏，這是意料中的事(穆德等。，2001年)。
在沙龍中調查混合微生物群落的生物量。
分子生態技術(Logemann等，1998)。總DNA提取
有來自生物樣品的常見細菌和用於PCR擴增的引物。
PCR產物用於建立基因庫。分析表明克隆
優勢克隆(69%)是非常相似的硝化產堿桿菌。這就是質量
並且通過定量分析確認了兩種獨立的顯微方法。存在
大約50-70%的氨氧化細菌顯示使用了16縣rRNA基因。
靶向熒光寡核苷酸探針(NEU653)是特定的硝化物種。
硝化產堿桿菌在文獻中被描述為快速生長的硝化細菌。
銨和硝酸鹽的濃度在高水平上增加。美國粉絲東秦等人154
圖1在鹿特丹Dokhaven汙水處理廠執行Salon厭氧氨氧化工藝。
沙倫過程產生氨和亞硝酸鹽的混合物。
當沙倫反應器用於提供飼料時，只有50%的厭氧氨氧化過程。
p-銨需要轉化成亞硝酸鹽:
硫酸銨
+ +碳酸氫鹽
-+0.75氧氣→ 0.5硫酸銨
++0.5二氧化氮
-+二氧化碳+1.5水(1)
這種化學計量反應意味著由於汙泥的存在，不需要額外的堿。
葡萄酒引起的厭氧消化壹般會含有足夠的堿度(在
碳酸氫鈉形式)來彌補酸的產生，如果只有50%的硝酸銨被
氧化。有可能產生50:50的混合銨和亞硝酸鹽。
沙龍壹直在評估廣泛的實驗室系統，汙泥葡萄酒的過程。
鹿特丹的汙水處理廠。結果(圖1，表1)表明，事實上，
穩定的轉變是可能的。氧化銨為53%，亞硝酸鹽為1.2kg氮。
每天每立方米的負荷，沒有任何要求的pH控制。氨氧化細菌
耐受高濃度亞硝酸鹽(0.5克二氧化氮/升，pH值為7)。
它可以對從沙龍出來的銨/亞硝酸鹽比率的過程敏感。
反應的pH值在6.5和7.5之間。這樣，準確性
可在全反硝化厭氧氨氧化過程中獲得。在實驗中
在此期間，對幾次成功試驗(第壹階段3和5)的可能性進行了評估。
通過控制pH值來設置所需的銨/亞硝酸鹽比率。
美國粉絲東秦等人。
155
表1試驗期間沙龍反應器的轉化率。進水屬於離心濾液。
鹿特丹Dokhaven汙水處理廠汙泥消化離心機(水力停留時間=廣播電視= 1天)
參數單位穩態運行* * *周期(240四)
進水氨氮kg/m3 1.18 0.14 1.17 0.25。
流入氮氧化物千克/立方米000
廢水中氨氮kg/m3 0.55 0.100.60 0.20
廢水中二氧化氮kg/m3 0.60 0.100.55 0.20
廢水中的硝酸鹽氮kg/m3 000
pH值為6.7 0.36.8 1.2。
NH4-N的轉化53 49
氮轉化kg/m3/d 0.63 0.100.52 0.20。
硫酸銨轉化沙龍反應器的連續運行。水力停留時間與廣播電視人
雙方各壹天。周期1:啟動周期，周期2、4和6，無pH控制的穩態運行，周期3。
5.測試期間，評估影響反應器的pH值的轉換。(10)氨氮；？:NH4-N輸出；？:二氧化氮氮氣輸出)
從水裏出來。在這種控制的原理下，恒化器系統用於:恒定稀釋。
汙水隨利率底物濃度不會發生變化。已經表明，氨，雖然
然後是銨
+是活性底物(Hellinga等人，1999)。如果pH值不斷增加
氨含量意味著降低銨含量。即通過增加pH值的數量。
廢水中的銨迅速下降。結果表明，在第3天和第5天，它確實是壹個
pH值的微小變化導致銨/亞硝酸鹽比例的大量變化。
不受控制的轉換已經是壹個總“90%可用，所以它是值得懷疑的。
額外清除pH控制在經濟上是否值得。
在厭氧氨氧化過程中
厭氧氨氧化是在缺氧條件下轉化為亞硝酸鹽的過程。
二氫銨作為電子給體；
硫酸銨
++二氧化氮
-→氮氣+2水(2)
這種細菌的厭氧氨氧化催化反應是自養的，這意味著亞硝酸鹽可以
在不使用化學需氧量或增加外部甲醇的情況下轉化為二次氣體。
(Jetten等人，1998)。在厭氧氨氧化工藝中發現了中試裝置。
金(莫特等的精神。, 1992, 1995).生物過程可以
這表明厭氧氨氧化的活性被γ射線輻照失活，
加熱實驗工廠的汙泥或孵育各種抑制劑(Jetten等人，1998)。
細胞可逆地抑制低至0.5%空氣飽和度的氧濃度。
(斯特勞斯等人，1997，傑頓等人，1998)。此外，有人指出，亞硝酸鹽
優選的電子受體過程。
細菌負責工藝豐富的序批式反應器。
銨、亞硝酸鹽和碳酸氫鈉(Strous等人，
1998, 1999).生長率(倍增時間11天)和生長率(0.11金時/
GNH4-n)很低。因此，厭氧氨氧化工藝優勢明顯。
汙泥產量低。然而，壹個有效的系統，如生物量滯留。
SBR系統的使用將需要維持所有厭氧氨氧化反應器中的生物量和生物量。
只要需要啟動時間，就會產生足夠的生物質。具體高度最高
氮消耗率(0.82腎炎/gVSS .天)，非常高的親和力氨和
亞硝酸鹽(舉報“0.1 mg？/L)和顆粒生長保持高效的生物質能，
使得設計非常緊湊的設備成為可能。
先前的研究表明，壹些硝化物種也可以
氨氧化和亞硝酸鹽作為電子受體。缺氧或氧限制
反應率小於0.08腎炎/gVSS .天(Bok等，1995；傑頓
等等。, 1999;易，，1998；施密特，博克，1997；施密特，博克，1998；紮爾特，
Bok，1998)。我們的培養物具有的厭氧氨氧化活性遠遠高於這個比例。
此外，我們的培養物由70%或更多的形態典型微生物所控制。
結果表明，成員的三個屬性排序相同。
Planctomycetales:細胞分裂的芽，由內部細胞分裂
目前的細胞壁的火山口狀結構，以及現有的血脂異常。
膜(Strous等人，1999)。基於16S RNA分析的暫定名。
布羅卡迪亞厭氧氨氧化菌提出厭氧氨氧化是負責任的有機體。
過程。
最近，在幾個汙水處理中報告了大量的氮損失(表2)。
系統(赫爾默和阿特，1998；希彭等等。, 1996;西格裏斯特等人，1998，施密德等
基地。, 2000).由於氮氣負荷很高，空氣供應有限，大量
氨失去氣態氮化合物。在這樣的體制條件下，範等人在美國可能會提前出局。156
韋爾可以在這兩種硝化和厭氧氨氧化細菌中存活。
(施密德等人，2000年)。通過特定雜交探針確定
厭氧氨氧化細菌中有很多這樣的過程。僅在
發現微反應器具有大量的常規硝化作用。這些意見
它表明厭氧氨氧化可能是壹個普遍的性質，並可能
可從許多不同的來源獲得。
可行性研究
在最近的可行性研究報告(Strous等人，1997)中，取消了汙泥中的銨。
以沼氣池廢水為研究對象，采用厭氧氨氧化工藝進行處理。這項研究的結果
結果表明，沼氣池汙水中的化合物沒有不利影響厭氧氨氧化。
汙泥。pH值(7.0-8.5)和溫度(30-37℃)的優化過程較好。
預計值範圍內為沼氣池廢水。實驗室實驗
規模(2升)流化床反應器顯示厭氧氨氧化汙泥容量
氨和亞硝酸鹽去除高效沼氣池中的汙泥和汙水。氮
負載厭氧氨氧化的流化床反應器可將容量從0.2 kg Ntot/m3d 2.6。
Kg Ntot/m3d。由於亞硝酸鹽的限制，還沒有達到最大容量。存在
獲得了價值為5.1kg Ntot/m3d的實驗合成廢水。
(Jetten等人1998)。
組合、厭氧氨氧化工藝和部分硝化(沙龍)
該工藝已成功地測試和利用了汙泥消化池的出水。沙龍反應堆
無pH控制的總氮負荷約為1.2kg N/m3/天。
沼氣池汙泥中p-銨轉化為53%，pH值為
控件(表1)。這種壹元銨和亞硝酸鹽的混合物適用於厭氧氨氧化
從流程上來說。流出液沙龍反應器用作流入液。
厭氧氨氧化序批式反應器。亞硝酸鹽在有限厭氧氨氧化反應器中全部亞硝酸鹽
刪除後，殘留的銨仍然存在。測試期間的氮氣負荷
0.75斤？每天每立方米(表3)。活性值高達0.8千克氮/千克。
每日幹重。
可行性研究的壹個關鍵方面是對生物量的可能影響。
汙泥中硝酸銨氧化劑和菌酒的厭氧氨氧化
厭氧氨氧化過程。略有淤泥堆積，湧水量大
厭氧氨氧化過程會對厭氧氨氧化反應器產生不利影響。凈產品
低厭氧氨氧化細胞的作用和積累將被稀釋。
厭氧氨氧化生物量顯著。FISH分析顯示大多數細菌
在厭氧氨氧化反應器中，只有少量的硝化反應發生。
可以檢測到來自沙龍的過程。此外，銨的量
對厭氧氨氧化的出水中的氧化細菌進行了比較。這表明
沖洗量來自沙龍系統(操作無生命物體)
美國粉絲東秦等人。
157
表2報告了厭氧氨氧化活性和類浮遊菌厭氧氨氧化細菌的存在。
系統進水條件魚神經/Amx參考
紅細胞廢水中的有限O2-+/+sie grist等人1998
紅細胞浸出液中O2-的有限+/+Hippen等。1996
赫爾默1998
銨滴濾塔中的有限O2-/+schmid等人，2000年
填充床中的氨介質為缺氧-/+阿什波特。生意。
流化床中的氨介質為缺氧-/+射流等。1998
SBR工藝中硫酸銨缺氧-/+硫等。1998
SBR工藝汙泥酒缺氧-/+本文
滯留)對厭氧氨氧化過程沒有負面影響
顆粒汙泥反應器。
目前，組合式沙龍厭氧氨氧化工藝已全面實施。
評價。因此，整個過程是經濟地設計和評估的。
鹿特丹多克海文汙水處理廠的汙泥葡萄酒處理工藝
設計如表4所示。由於汙泥管理，對三個案例進行了評估。
對濃縮水的流量和濃度有相當大的影響。直接消化
剩余汙泥導致銨濃度為500 mgN/湖。
在汙泥濃縮或離心消化之前，給予較高濃度的銨。
和低流動性。無汙泥滯留工藝(沙龍)，主要
因此，沙倫反應器大小的天平上的水力停留時間很大
沖擊更集中在水中。生物膜法基本上是規模化的。
實際負荷不會影響進水濃度。保留
時間到了。可變參數。因為生物膜反應器中生物膜的領域主要是
確定轉化能力，顆粒汙泥工藝(如顆粒汙泥
SBR工藝、上流式厭氧汙泥床或具有內循環(ic)的反應器導致小得多的反應器尺寸。
基於過程的成本估算。假設安裝
必須建立在新的網站上。這些費用應被視為絕對指令，因為
值可以是非常具體的網站。這些成本可以類似地計算。
其他工藝已經在中試規模的脫氮和汙泥消化中進行了測試。
酒精(斯托瓦，1995)。對於脫硝過程中的甲醇
這就讓估計的F 2-3/kgN拆解了。在這種比較中，可以看出成本
甲醇和曝氣脫氮平衡的常規額外投資
第二厭氧氨氧化反應器。其他生物技術(如生物膜和膜)
美國粉絲東秦等人158
表3改良顆粒汙泥厭氧氨氧化反應器的SBR工藝和美聯儲
硝化汙水由沙倫反應器產生(表1)。
參量單元的穩定運行
考試期間，每天110。
入口氨氮kg/m3 0.55 0.10
流入二氧化氮氮kg/m3 0.60 0.10
NH4-N的轉化kg/m3/d0.35 0.08
NO2的氮轉化為kg/m3/d0.36 0.01。
二氧化氮廢水中的氮kg/m3 0
音量轉換。千克ntot/立方米/d0.75 0.20
汙泥轉化kg Ntot/kg SS/天0.18 0.03
表4三個不同案例的多維綜合沙龍-厭氧氨氧化工藝
反應堆工況1工況2工況3參數單位
壹般氮氣負荷為1，200 1，200 1，200 1，200。
NH4-N的濃度為kg N/m3 500 1，200 2000。
湧水量m3/天2400 1000 600
沙倫反應器的容積為3120 1300 780立方米。
氧氣需求量kg O2/天2181 2181 21。
航空需求
*
nm3/天56000 56000 56000
移動床體積立方米450 450 450
厭氧氨氧化反應器的水力停留時間為4.5小時，165438+10月18天。
顆粒汙泥體積立方米75 75 75
厭氧氨氧化反應器的水力停留時間為0.75小時，65438±0.8±3。
*計算假設耗氧量為15g/nm3/m actor。
工藝)具有較高的投資成本和較高的運行成本。
硝酸鹽導致的超標F 5-10/kg？刪除。對於物理/化學技術的價值
f 10-25/斤？刪除評估。例如，如果能源是
免費或低價。然而，預處理必須消除碳酸鹽。
在物理過程中對價格做出重大貢獻。
結論
提出了脫氮廢水的兩個新概念。
這大大降低了能源和化學利用的目的。二手的
在聯合沙龍的厭氧氨氧化過程中將不再需要脫氮。
化學需氧量輸入。因此，組合系統可以獨立運行。這使得...
盡可能優化COD和反硝化的分離。提議的概念
試驗表明，該汙水長期穩定，氨氮去除率高。
而不需要過程控制。鑒於積極成本計算的全面實施
可以預計，在不久的將來。
正式表示感謝
氮轉化技術的金融支持研究
基金會的應用水研究(STOWA)，這是應用科學。
(短期棄權)、皇家藝術與科學學院(KNAW)、DSM的主題、帕克、以及
Grontmij顧問。我們感謝我們的同事進行了富有成效的討論和合作。
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159
表5成本估算是表4中提到的沙倫厭氧氨氧化工藝的三個案例。
參數單元案例1案例2案例3
氮負荷千克氮/天1.200 1.200 1.200
流量M3/日2400 1000 600
濃度千克/立方米500 1，200 2000
投資KF 4983 3997 3603
KF折舊/年528 433 393
用於維護的KF/年份101 90 83
個人KF/年份24 24 24
* * * KF的D磷/年65354.75萬
KF/電力年181 167 163
總成本/年KF 834 714 663
除去每公斤氮的成本。2月30日F 1.97 1.83。
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