自养反硝化脱氮技术

三、工程应用
4. SANI工艺
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
01
海城市淡水资源匮乏的问题
利用含硫酸盐废水处理内陆城
市生活污水的SANI技术应用，
03
解决城市污泥问题
前景
沿海城市生活污水处理厂的技术改
02
造 ， 加 入 20% 海 水 即 可 进 行 SAN
技术原位改造（HO-SANI）
异养硫酸盐还原(Sulfate reduction) 自养反硝化(Autotrophic denitrification) 硝化反应(Nitrification) 一体化(Integrated)
SANI工艺的碳硫氮三循环理论示意图
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
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
自养反硝化脱氮技术
Autotrophic Denitrification Process
2019年4月
目录
Contents
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
0
自养反硝化
一、自养反硝化简介
3. 自养反硝化细菌
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。
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。
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 HCO3-作为无机碳源时其限制浓度为 29.05mg/L
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
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
0
自养反硝化的类型
2
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
二、自养反硝化的类型
01
02
氢型
硫型
03
04
铁型
氨氮型
二、自养反硝化的类型
1. 氢型自养反硝化 Reaction：
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。
二、自养反硝化的类型
1. 氢型自养反硝化
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。
连续培养条件下氢型反硝化效能
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。
3. 铁型自养反硝化
机理 模型
亚铁氧化酶型 细胞色素bc1型
硝酸盐还原酶型 电子节余型
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
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
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
短程硝化反硝化-ANAMMOX 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
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
垃圾渗滤液取自深圳市某垃圾填埋场
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
硝态氮 氨氮
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
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
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
硝氮浓度
Thanks！
实验进水为太湖流域某印染集 中污水处理厂调节池水
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。
COD
氨氮
16
0.56
TP 0.32
TN 1.39
mg/L
硫铁自养反硝化滤池起到了较好的脱氮作用，出水NO3--N浓度 稳定在 0.5 mg/L以下，出水NO3--N基本完全去除。
温度
铁盐脱氮菌多为嗜中温菌，最适温度介于28~40°Ｃ
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
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
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
二、自养反硝化的类型
2. 硫型自养反硝化
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。
连续培养条件下硫型反硝化效能
二、自养反硝化的类型
2. 硫型自养反硝化
硫自养反硝化强化脱氮除磷试验
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。
铁丸菌属。
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
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 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
5. 几类自养反硝化的比较分析
电子转移情况
氧化还原电位
0
工程Βιβλιοθήκη Baidu用
3
印染废水 垃圾渗滤液 Deamox SANI
三、工程应用
印染废水 Deamox工艺
垃圾渗滤液 SANI工艺
三、工程应用
1. 印染废水
印染废水
色度高 有机物含量高 成分复杂 可生化性能差
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
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 NH4+-N 为 1013.6 mg/L
NO2--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
自养反硝化简介
1
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
一、自养反硝化简介
1. 生物脱氮与反硝化
氨化反应
硝化反应
反硝化反应
一、自养反硝化简介
2. 异养反硝化与自养反硝化
异养反硝化
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。
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。
4. SANI工艺
技术优势
01 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。 02 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。 03 COD去除率95%，TN去除率可达76%以上。 04 节省占地面积75%，节省基建成本20%，处理成本降低50%。 05 出水水质长期稳定，不存在污泥膨胀等常见问题。
COD 2151 52.2
氨氮 1.9 99.9
硝态氮 9.7 89.3
TN <12 99.5
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。
三、工程应用
3. Deamox工艺 短程反硝化-厌氧氨氧化
• 反应器进水氮负荷为 0.43 kg/(m3·d) ，
氮去除率可达 94%
SAD反应器硫浓度
• 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
三、工程应用
2. 垃圾渗滤液
试验结果
出水 浓度(mg/L) 去除率%)
Deamox 短程反硝化-厌氧氨氧化
三、工程应用
4. SANI工艺 城市水循环创新技术“杀泥”工艺
背景
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。
三、工程应用
4. SANI工艺
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
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 短程硝化
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。
短程反硝化 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。
三、工程应用
3. Deamox工艺
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 NH4+-N平均浓度 21.9 mg/L ，去除率为 91.6% NO2--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
SAD反应器氮浓度
• 出水NO3--N 浓度 1.5 mg/L， NO2--N 浓度4.2 mg/L
开 展 硫 循 环 DS-EBPR 技 术 （ BioP-
04 SANI）研究，探索生物强化除磷的
新途径和基础研究。
0
总结展望
4
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