Formáli: Þessi grein fjallar um "Anammox líffræðilega köfnunarefnisflutningsferlið." Þetta líffræðilega köfnunarefnishreinsunarferli hefur nánast verið notað í skólphreinsistöðvum síðan 2002, en upptökuhlutfall þess er afar lágt; það er erfitt að finna margar skólphreinsistöðvar í Kína sem nota þessa tækni. Af meginreglum þess getum við séð að í samanburði við hefðbundna nítrunar- og denitrification ferla, þá hefur það tvo mikilvæga kosti: lága orkunotkun (engin þörf á stórum-loftun) og engin þörf fyrir kolefnisgjafa (sjálfvirkar örverur). Notkun þessa ferlis getur dregið verulega úr rekstrarkostnaði við að fjarlægja nitur.
I. Tæknilegar meginreglur Anammox
Skilgreining: Anammox tækni er hyllt sem byltingarkennd bylting í líffræðilegri skólphreinsun í upphafi 21. aldar. Það notar sérstaka tegund af sjálfvirkum bakteríum-loftfælnum ammoníak oxandi bakteríum-til að umbreyta ammoníak köfnunarefni (NH₄⁺) og nítríti (NO₂⁻) beint í köfnunarefnisgas (N₂) við loftfirrtar eða súrefnis-fjarlægandi aðstæður með mjög takmarkaðri niðri. Þetta ferli kollvarpar hefðbundnu nítrunar-denitrification ferli, sem krefst mikið magns af súrefni og lífrænum kolefnisgjöfum.
Kjarnaregla:
Kjarnaefnahvarf: NH4⁺ + NO₂⁻ → N₂ + 2H₂O. Loftfirrtar ammoníak oxandi bakteríur „tengja“ beint ammoníak og nítrít til að mynda skaðlaust köfnunarefnisgas, án þess að þurfa að oxa ammoníak köfnunarefni algjörlega í nítrat og minnka það síðan.
Frumukolefnisbinding: Þetta bakteríusamfélag notar ólífrænt kolefni (eins og CO₂/HCO₃⁻) sem kolefnisgjafa, vex með efnafræðilegum vexti, sem dregur verulega úr neyslu lífrænna kolefnisgjafa.
Verulegur orkusparnaður: Í samanburði við hefðbundna ferla, fræðilega séð, getur það sparað um það bil 60% af loftun orkunotkunar (engin þörf á fullkominni nitrification), 100% af lífrænum kolefnisgjafa (engin þörf fyrir denitrification), og dregið úr umframframleiðslu seyru um allt að 90%.
II. Innleiðingarskilyrði og kjarnaáskoranir
Viðbragðsstýringarskilyrði:
Nákvæmt framboð nítríts: Hluta af ammoníak köfnunarefni þarf að vera nákvæmlega oxað í nítrít (stutt-nítrít) til að viðhalda stöðugum NO₂⁻ styrk (venjulega<30 mg/L). Excessive levels will inhibit bacterial activity, while insufficient levels will result in inadequate reaction.
Nákvæm stjórnun á uppleystu súrefni (DO): Búa þarf til staðbundið anoxískt/loftfirrt örumhverfi (DO < 0,5 mg/L) innan kjarnaofnsins til að búa til lífrými fyrir Anammox bakteríur á sama tíma og tryggja lifun ammoníak-oxandi baktería með því að veita NO₂⁻.
Hitaskilyrði: Besti hiti 30-40 gráður. Lágt hitastig (<15°C) will significantly reduce bacterial activity and increase operational difficulty.
Kröfur um vatnsgæði: Viðkvæm fyrir eitruðum efnum (eins og þungmálma, lífræn efni og súlfíð), með lágt innihald svifefna (SS).
Áskoranir um innleiðingu ferla:
Mjög hæg ræsing-: Anammox bakteríur hafa langan kynslóðartíma (10-14 dagar) og hægan tvöföldunartíma (u.þ.b. 11 dagar), sem þarf venjulega 3-12 mánuði eða jafnvel lengur fyrir gangsetningu kjarnaofns.
Erfið að varðveita seyru: Sérstök hönnun á reactors (svo sem kornótt seyrukerfi eða líffilmukerfi) er nauðsynleg til að halda í raun -hægt vaxandi Anammox bakteríum.
Flókin ferlitenging: Að ná stöðugum-nítrun (veita NO₂⁻) og tengja það á skilvirkan hátt við Anammox-hvarfið (svo sem eins- eða tveggja- þrepa ferli) er lykiláskorun í verkfræðilegri stjórn.
Veikt þol gegn höggálagi: Lítið þol fyrir sveiflum í vatnsgæði, magni og hitastigi á áhrifaríkan hátt, sem gerir viðhald rekstrarstöðugleika erfitt.
III. Fulltrúi tilvik um núverandi beitingu þessarar tækni
**Dokhaven Wastewater Treatment Plant, Rotterdam, Hollandi (fyrsta full-forritið í heiminum - 2002):** Notar SHARON® (stutt-nítrunarferli) + Anammox® ferli til að meðhöndla seyrumelt. Með góðum árangri í mörg ár, það táknar tímamót í tækniverkfræði.
**Strass fráveituhreinsistöð, Austurríki:** Ein orkumesta-sjálfbjarga- skólphreinsistöð heims. Hlið-DEMON® ferli þess (byggt á Anammox) meðhöndlar meltingu, dregur verulega úr orkunotkun og hjálpar plöntunni að ná yfir 100% orku sjálf-.
**Changi Water Reclamation Plant, Singapúr:** Stór-beiting á Anammox tækni (DEMON ferli) í hliðar-flæðismeðferð til að meðhöndla seyru melt, bæta meðhöndlun skilvirkni og sjálfbærni.
**Gaobeidian Reclaimed Water Plant, Peking, Kína:** Ein af elstu stóru-hreinsistöðvum fyrir skólphreinsun í Kína til að kynna og reka hlið-anammox tækni (DEMON ferli) til að meðhöndla seyru.
Huai Fang endurheimt vatnsverksmiðjan í Peking, Kína, notar Anammox ferli byggt á MBBR til að meðhöndla seyru meltingarvökva eftir hitauppstreymi vatnsrof.
IV. Greining á ástæðum fyrir takmörkuðum vinsældum og kynningu?
Þrátt fyrir umtalsverða kosti þess, er raunveruleg beiting loftfirrrar ammoníakoxunar (ANAO) enn lítil, sérstaklega í almennum skólphreinsun sveitarfélaga. Helstu ástæðurnar eru sem hér segir:
1. Hár tæknilegur þröskuldur og flókin stjórnun: Það er viðkvæmt fyrir sveiflum í gæðum vatns og krefst mjög mikillar nákvæmni við að stjórna breytum eins og uppleystu súrefni, styrk nítríts og hitastig, langt umfram hefðbundna ferla. Rekstur og viðhald krefst mjög hæft tæknifólks.
2. Hæg byrjun-og mikil fjárfesting: Langur-upphafstími (nokkrir mánuðir eða jafnvel meira en ár) eykur upphafskostnað og áhættu; sérstöku kjarnaofnar sem þarf til örveruauðgunar og seyruhalds (svo sem kornótt seyrubeð og MBBR) hafa mikinn upphafsfjárfestingarkostnað.
3. Skortur á hönnun og tengdri rekstrarreynslu: Í samanburði við aldar-gamalt virkjað seyruferli hefur ANAO tækni aðeins verið notuð í raunverulegum verkfræðiforritum í um 20 ár. Hönnunarforskriftir, notkunarhandbækur og reynslugagnagrunnar vegna bilanaleitar eru langt frá því að vera þroskaðar.
4. Erfiðleikar við að stjórna umhverfisaðstæðum fyrir örverur: Frárennslisvatn sveitarfélaga einkennist af lágu hitastigi (sérstaklega á veturna), lágum styrk ammoníaksköfnunarefnis, flókinni vatnssamsetningu (COD, SS, hemlar) og miklum sveiflum í rennsli. Þessir eiginleikar víkja verulega frá bestu vaxtarskilyrðum fyrir Anammox bakteríur, sem gerir stöðugan rekstur erfiðan.
5. Háð og traust á hefðbundnum nítrunarferlum: Hefðbundin nítrunar-nítrunarferli eru þroskuð, áreiðanleg, einföld í notkun, mjög ónæm fyrir höggálagi, hafa mikla hönnunar- og rekstrarreynslu og eru studd af fjölmörgum vel heppnuðum tilviksrannsóknum sem skapa sterka stuðningstregðu. Þegar öllu er á botninn hvolft myndu fáir íhuga að yfirgefa þroskað ferli fyrir nýtt, sérstaklega í ljósi þess að fjárfestingaráhættan er umtalsverð.