低耗高效的“红菌”生物脱氮技术开发与工程实践

•20世纪80年代末，荷兰Delft工业大学在运行三级生物脱氮流化床反应器时发现了未知氮的消失，
称之为Anammox现象。迄今为止共发现9个种，分别归在5个属中，并建立了厌氧氨氧化菌科
（Anammoxaceae）。
•其中8个种自污水处理厂或实验室内分离获得：
“Candidatus Brocadia anammoxidans”，“Candidatus Brocadia fulgida”，“Candidatus Kuenenia stuttgartiensis”， “Candidatus Scalindua brodae”和“Candidatus Scalindua wagneri” “Candidatus
3.示范工程概况
“红菌”生物脱氮技术
3.1 项目情况简介
项目名称：高碑店污水厂“红菌”工程 设计规模：800 m3/d 目标污水：消化污泥脱水滤液 处理目标：TN去除率85%以上
2013年8月15日 2013年6月1日 2013年2月24日 2012年11月1日
交付使用 调试运行 进厂施工 开始工程设计
低耗高效的“红菌”生物脱氮技术开发
与工程实践
北京城市排水集团 张树军 2013.11.1
BEIJING DRAINAGE GROUP CO.,LTD
汇 报 提 纲
１ ２ 3 4 5
背景介绍 研发历程和成果
示范工程概况
运行结果分析
经济和社会效益
应用前景
6
1.PPT设计的规范性
1.背景介绍
污泥消化液&厌氧氨氧化
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2.3 发明专利及核心设备
设备标准化
控制智能化
系统集成化
DO溢出设定区间
DO故障？
Y
进入人工模式， 并报警提示
DO低于设定下限 减小流量 Y
DO高于设定上限 Y 增大流量
进水流量是否过大 N 阀门是否无法开启 N 鼓风机是否异常 N
进水流量是否过小 N 阀门故障 N 污泥回流是否过低 N
污泥消化液如何高效脱氮？？
B
硝化-反硝化工艺
工艺：氨氮氧化为硝氮，然后被有机碳源还原至氮气。 优点：工艺成熟，运行经验丰富。 弊端：处理费用高昂，20-50元/m3消化液。
1.3 厌氧氨氧化脱氮工艺原理及优势
第一阶段：短程硝化
硝化过程
反硝化过程
NH4+-N → NO2--N→ NO3--N → NO2--N → N2 短程硝化反硝化 全程硝化反硝化 短程硝化节省25%曝气量和40%的有机物
第二阶段：厌氧氨氧化
ANAMMOX是九十年代后期正式确认发现的、全新的氨氮生物氧化代谢途径 和模式。在ANAMMOX过程中，氨氮和亚硝酸盐氮会在特殊菌种的作用下以 独特的方式相互结合而生成氮气，从而达到高效去除氨氮的效果： NH4+ + NO2- = N2 + 2H2O （ANAMMOX）
1.3 厌氧氨氧化脱氮工艺原理及优势
1.1 污泥消化液水质水量特点
组成：消化池上清液、消化污泥脱水液等 水量：为总进水量的0.5~2%，与消化池的污泥浓度等相关。
水质：氨氮高（300-2000 mg/L）； C/N低(1)；碱度不足(ALK/NH4+N=3.5)。
1.2 污泥消化液常规处理工艺的弊端
A 消化液直接回流工艺
工艺：将消化液回流到主流区，与进水一同处理。 优点：工艺简单，便于管理。 弊端：增加了污水厂氮负荷 ，影响脱氮除磷效率 。
Anammoxoglobus propionicus”， “Candidatus Jettenia asiatica”， “Candidatus Anammoxoglobus
sulfate”。
•“Candidatus Scalindua sorokinii”则从海洋中分离获得。
1.3 厌氧氨氧化脱氮工艺原理及优势
小试研究
中试及示范
•中试启动 成功 •一体化厌 中试研究 •一体化中 试启动成功 •两段式负 荷提高 •扩大至示范 工程规模 •实际污水处 理研究
产业化推广
•消化液示范 工程建设
•高氨氮短程 硝化 •厌氧氨氧化 两段式小试
•中试基地 建设 •城市污水 小试
•种泥基地 建设 •产业化推 广启动
•渗滤液示范
3.2 工艺流程与水质 工艺流程
水质
设计指 标
进水 出水 去除率 (%)
SCOD (mg/L)
450 300 33.3
氨氮 (mg/L)
550 40 92.7
总氮 (mg/L)
600 100 83.3
总磷 (mg/L)
10 2 80
悬浮物 (mg/L)
5000 30 97
3.3 构筑物组成
序号 1 2 3 4 5 6 7 名称 储泥池 调节池 混凝沉淀池 反应池 二次沉淀池 储泥池1 提升泵井 结构尺寸 L×B×H(m) 18×4.2×5.1 10×5.5×4.4 6.7×5.6×4.7 10×8×7 5.6×4×6.05 5.5×1.5×4.4 2.5×2×3.7 单位 座 座 座 座 座 座 座 数量 1 1 2 1 2 1 1
与常规硝化反硝化脱氮工艺相比 应用于污泥消化液旁侧处理
节省60%运行能耗
不需额外投加碳源 高负荷，低污泥产量 减少温室气体的排放
降低污水厂总氮负荷
减小处理构筑物体积 提高污水的脱氮效率 节省所需的外加碳源
1.PPT设计的规范性
2.研究历程和成果
短程硝化&厌氧氨氧化
2.1 “红菌”脱氮技术的研究历程
ຫໍສະໝຸດ Baidu
人工控制
Y
Y
人工控制
人工控制
Y
Y
增大流量
增大或减小曝气量曝气量
结束
8项专利技术
1项软件著作权
10项专利技术
中试基地（一）
中试基地（二）
厌氧氨氧化反应器
调节池
半亚硝化反应器
沉淀池
调配池
终沉池
鼓风机 进水
P-3
出水
沉淀池
布水器
混合罐 污泥回流 进水泵
`
两段式工艺——厌氧氨氧化UASB工艺，两组平行
1.PPT设计的规范性
工程建设 •城市污水红 菌脱氮研究
20042007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
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2.2 “红菌”脱氮技术的主要成果
成果一：生产性规模的红菌富集和纯化技术
成果二：芮诺卡红菌生物脱氮工艺及集成技术
成果三：红菌种菌生产、储存及复壮技术
成果四：低碳氮比城市污水厌氧氨氧化脱氮技术
8
9
设备间
综合车间
11.5×6.7×2.7
24.49×12.48×22.30
座
座
1
1