Pwosesis oksidasyon anaerobik amonyak (ANAMMOX) te devlope an 1990 pa Kluyver Biotechnology Laboratory nan Delft University of Technology nan Netherlands. Pwosesis sa a kraze nan konsèp debaz teyorik pwosesis tradisyonèl byolojik pou retire nitwojèn. Anba kondisyon anaerobik, amonyak soksid nan gaz nitwojèn lè l sèvi avèk amonyak kòm donatè elèktron ak nitrat oswa nitrit kòm akseptè elèktron. Sa a sove plis pase 60% nan rezèv oksijèn nan konpare ak nitrifikasyon konplè (oksidasyon amonyak nan nitrat). Sèvi ak amonyak kòm donatè elèktron tou sove sous kabòn ki nesesè nan pwosesis tradisyonèl byolojik pou retire nitwojèn.
Pwosesis ANAMMOX la gen avantaj tankou efikasite retire nitwojèn segondè, depans fonksyònman ki ba, ak anprint ti, e li gen gwo potansyèl pou devlopman nan tretman dlo ize. Kounye a, pwosesis sa a ap vin de pli zan pli matirite nan tretman depo minisipal yo. Premye inite ANAMMOX pwodiksyon -echèl nan mond lan, ki chita nan izin tretman dlo ize Dokhaven nan Rotterdam, Netherlands, gen yon pousantaj pou retire nitwojèn volumetrik (NRR) ki rive jiska 9.5 kg N/(m3·d). Anplis de sa, pwosesis ANAMMOX la ap de pli zan pli adopte nan tretman dlo ize nitwojèn ki gen anpil -amonyak, tankou dlo ize fèmantasyon endistriyèl, lixiviat dechaj, ak dlo ize akwakilti, ak aplikasyon jeni li yo gaye rapidman atravè lemond.
Prensip oksidasyon anaerobik amonyak
Anammox se yon reyaksyon byolojik anba kondisyon anaerobik, lè l sèvi avèk amonyak kòm yon donatè elèktron ak nitrite kòm yon akseptè elektwon pou pwodui nitwojèn ak nitrat. Anammox enplike de pwosesis: premye, dekonpozisyon (pwodiksyon enèji) metabolis, kote amonyak aji kòm donatè elèktron ak nitrite kòm aseptè elèktron, reyaji nan yon rapò 1: 1 yo pwodwi gaz nitwojèn, estoke enèji a kòm ATP; Dezyèmman, anabolism, kote nitrite aji kòm aseptè elèktron, bay rediksyon pouvwa, ak itilize gaz kabonik ak ATP ki pwodui nan metabolis dekonpozisyon pou fè sentèz materyèl selilè, ki pwodui nitrat nan pwosesis la. Bakteri anaerobik oksidasyon amonyak (AnAOB) se aplikasyon anaerobik oksidasyon amonyak.
NH4++ NO2-= N2+ 2H2O, ΔG=-358kg/mol
Pwosesis anaerobik oksidasyon amonyòm (ANAO) sitou konsiste de de etap: Premye etap la se nitrifikasyon pasyèl, nan ki sèlman apeprè 55% nan nitwojèn amonyak bezwen konvèti nan nitwojèn nitrite; dezyèm etap la se oksidasyon anaerobik amonyòm (ANAO), kote nitwojèn amonyak, anba kondisyon anaerobik, soksid nan nitwojèn gaz pa nitrit nitwojèn kòm yon akseptè elèktron. Se poutèt sa, yo rele tou pwosesis PN/A.
Nan pwosesis sa a, apeprè 89% nan azòt inòganik konvèti nan gaz nitwojèn, ak rès 11% yo konvèti nan nitwojèn nitrat. Konpare ak pwosesis denitrifikasyon tradisyonèl -, ANAO gen avantaj teknolojik enpòtan. Konsomasyon enèji aere li se sèlman 55-60% nan pwosesis tradisyonèl yo; pwosesis sa a mande prèske pa gen okenn sous kabòn. Si yo bezwen ajoute yon sous kabòn pandan ANAO pou retire pwodwi nitrat, kantite lajan an ajoute pi piti tou pase nan pwosesis tradisyonèl yo. Se dòz la redwi pa 90%; pwosesis anammox la ka diminye konsomasyon alkalinite pa 45%. Ansanm, pwodiksyon depo nan pwosesis anammox la pi ba pase pwosesis denitrifikasyon tradisyonèl yo, ki pral siyifikativman redwi depans tretman ak jete depase depo.
Faktè ki afekte Anammox
Kreye kondisyon siviv apwopriye pou bakteri anammox nan sistèm tretman dlo ize endikap se yon defi aktyèl, ki gen ladan anrichisman anammox ak bakteri AOB (bakteri nitwojèn amonyak, ki konvèti nitwojèn amonyak nan nitrite), ak anpèchman bakteri NOB (bakteri oksidasyon nitrit, ki konvèti nitrite nan nitrat).
1. Tanperati
Aktivite metabolik mikwo-òganis yo lajman afekte pa tanperati a. Rezilta rechèch anvan yo endike ke 35 degre se tanperati ki pi bon pou anammox. Tanperati a pi bon pou Anammox se lè metabolis byolojik li pi rapid ak sik repwodiktif li pi kout. Sepandan, tanperati pifò dlo ize nan vil yo ba (10–25 degre), espesyalman nan kèk rejyon ki wo-tankou nò peyi mwen an, kote tanperati dlo ize yo souvan pi ba pase 10 degre. Efikasite ak estabilite Anammox nan zòn sa yo prezante yon defi enpòtan.
Tanperati endikap nan dlo ize nan vil yo jeneralman alantou 10-20 degre, pi ba pase tanperati kwasans optimal nan AnAOB (25-40 degre), ki pral afekte kwasans lan nan Anammox . 2. Amonyak ak Nitrite Konsantrasyon.
Substra yo pou oksidasyon anaerobik amonyòm (ANAMO) se amonyak ak nitrit. Sepandan, konsantrasyon twò wo nan de sibstans sa yo ka anpeche pwosesis la. Etid yo montre ke konsantrasyon inhibition pou amonyak yo se 38.0-98.5 nmol/L, ak pou nitrite, 5.4-12.0 nmol/L. Jetten et al. te jwenn ke nan konsantrasyon nitrite pi wo a 20 nmol / L, pwosesis ANAMMOX la siyifikativman anpeche. Ekspozisyon pwolonje (2 èdtan) nan gwo konsantrasyon nitrite ka konplètman detwi aktivite ANAMMOX, men nan pi ba konsantrasyon nitrite (apeprè 10 nmol / L), aktivite li rete relativman wo.
3. Valè pH
Depi amonyak ak nitrite disyose nan solisyon akeuz, valè pH afekte ANAMMOX. Etid yo montre ke pwosesis ANAMMOX opere byen nan yon ranje pH 6.7-8.3, ak yon pH optimal nan alantou 8.
4. Enfliyans matyè òganik
Kontni COD nan dlo ize... Li ankouraje kwasans bakteri denitrifikasyon eterotwofik ak inibit pwosesis Anammox la. Pwosesis Anammox ka sèlman domine lè COD konsome nan yon nivo ki ba pa ansyen an. Pwoblèm sa a patikilyèman enpòtan nan tretman dlo ize iben ki gen gwo entansite-. Rechèch Winkler et al. la endike ke nan 25 degre, si rapò C/N dlo anvan tout koreksyon an se <0.5, Anammox ak denitrifikasyon eterotwofik ka viv ansanm san yo pa mennen nan yon diminisyon nan efikasite retire nitwojèn.
5. Estabilite nan Nitrifikasyon Kout-Lè w ap aplike pwosesis Anammox la, aktivite NOB dwe minimize otank posib nan kondisyon prensipal yo pou pèmèt akimilasyon nitrit epi kenbe sistèm nitrifikasyon an nan yon eta nitrifikasyon kout-koupe. Sa enpòtan anpil pou asire estabilite nan Anammox. Operasyon nòmal pwosesis la se fondamantal ak dirèkteman gen rapò ak efè tretman li yo. Objektif yo mansyone pi wo a ka reyalize atravè kontwòl amonyak gratis. Se poutèt sa, se poutèt sa anammox aplike sitou nan dlo ize nitwojèn amonyak ki wo -, paske amonyak gratis nan dlo ize nitwojèn amonyak ki gen gwo - ka anpeche NOB, kenbe sistèm lan nan yon eta nitrifikasyon kout -koupe anba kondisyon kontwòl apwopriye. Sepandan, nan dlo ize minisipal yo, estabilite nan nitrifikasyon kout -koupe afekte pa tanperati ak nitwojèn amonyak, ki fè operasyon ki estab enposib! Nan pwosesis PN/A, etap nitrifikasyon kout -koupe tou afekte pa tanperati a paske aktivite AOB anpeche nan tanperati ki ba, diminye pousantaj konvèsyon nitwojèn amonyak la. Anplis de sa, enèji deklanchman AOB a pi wo pase sa a nan NOB, ki mennen nan ensifizan NO2- akimilasyon, ki pa ka bay ase substrate pou reyaksyon an Anammox.
Pwosesis ANAMMOX ak Pwosesis Derivasyon li yo
Teknoloji Anammox yo itilize nan aplikasyon jeni pratik yo ka divize an sispansyon depo, depo granulaire, ak pwosesis biofilm.
1. Sispann Pwosesis Boue
AOB ak AAOB Ralenti-ap grandi ak sik jenerasyon long, mikwo-òganis yo fasil pèdi nan sistèm konvansyonèl sispansyon boue. Se poutèt sa, pwosesis boue sispann souvan anplwaye sekans reyaktè pakèt (SBRs) pou kenbe mikwo-òganis yo.
Nan tout teknoloji SBR anammox, 80% se pwosesis DEMON. Pwosesis sa a te premye aplike nan plant tretman dlo ize Strass nan Otrich. Prensip debaz li se ajiste tan aere nan kontwole chanjman pH, kidonk ajiste balans ki genyen ant nitrifikasyon kout -koupe ak anammox. Anplis de sa, pwosesis sa a itilize idrosiklòn pou kontwole laj boue AAOB ak AOB. Anba fòs santrifujeur, mikwo-òganis yo separe an de pati: pi lejè AOB a debòde soti nan tèt la, pandan y ap pi lou AAOB a akimile nan pati anba a ak koule tounen nan raktor la. Plant tretman dlo ize Strass la reyalize yon efikasite pou retire nitwojèn ototwofik plis pase 85%.
2. Pwosesis labou granulaire
Yon egzanp tipik nan yon sistèm depo granulaire se Anammox raktor ki te konstwi pa Parker nan Rotterdam. Koule byen bonè-pa-pwosesis koule yo te gen tandans sèvi ak sistèm de-etap, kidonk nan operasyon aktyèl la, reyaktè Anammox la te entegre ak nitrifikasyon ki te bati anvan an... Te raktor SHARON an makonnen pou fòme sistèm reyaktè Sharon-Anammox, ki te pran 3.5 ane pou kòmanse. Imedyatman, Parker Biomedical devlope yon raktor Anammox entegre. Tou de raktor anammox la ak raktor entegre nan sistèm nan de -etap opere nan yon fason ki monte kontinyèl, ak yon tank sedimantasyon plak enkline entèn yo reyalize retansyon patikil labou.
3. Pwosesis Biofilm
Pwosesis Anammox itilize teknoloji biofilm sitou gen ladan DeAmmon ak ANITATMMox. Pwosesis DeAmmon la konsiste de twa réacteurs MBBR ak yon tank degaz. Twa réacteurs yo ka konekte nan seri oswa paralèl jan sa nesesè, ak yon pousantaj ranpli MBBR nan 40%-50%. ANITATMMox itilize prensipalman yon reyaktè MBBR entegre nan sistèm koule bò kote li. ANITATMMox ka itilize pi bon kalite biofilm MBBR oswa yon ibrid IFAS (Integrated Fat Film Assay). Nan pwosesis biofilm pi, bakteri AAOB yo nan kouch ki pi anndan an nan materyèl procesna a, ak AOB yo nan kouch ki pi ekstèn lan; nan pwosesis la IFAS, AAOB yo se sitou sou materyèl la procesna, ak AOB... Nan sispann boue.
Premye pwojè operasyon anaerobik oksidasyon amonyak (ANAO) nan mond lan!
An 2002, Parker Systems te konstwi premye raktor ANAO pwodiktif nan mond lan nan izin tretman dlo ize Dokhaven nan Rotterdam, lè l sèvi avèk sistèm SharonAnammox pou trete likid dezidratasyon boue. Imedyatman, plis pase 100 réacteurs sa yo te bati nan Netherlands, Almay, Japon, Ostrali, Swis, ak UK a. Plizyè plant tretman dlo ize oksidasyon anaerobik amonyak trete dlo ize ki gen ladan lixiviasyon dechaj, dlo ize fèm bèt, ak dlo ize manje, anplis likid dijesyon boue.
1. Tretman anaerobik oksidasyon amonyak nan depo nan plant tretman dlo ize DOKHAVEN nan Rotterdam, Netherlands.
Labou òganik, kòm yon transpòtè enèji, premye konsidere kòm konvèti matyè òganik nan li an yon gaz enèjik-metàn. Ki baze sou sa a, pwosesis tretman boue yo montre nan figi a fòme. Boue depase ki soti nan pwosesis tretman dlo ize a sibi de metòd epesman diferan anvan yo antre nan tank dijesyon boue (5). Boue depase ak boue ki soti nan tank aere seksyon A-yo filtre atravè yon ekran amann (1) anvan epesman, epi answit antre de tank epesman gravite (2) an paralèl. Depo a rete gen yon kontni dlo nan 94%; Lè sa a, sipènatant ki separe a retounen nan pwosesis tretman dlo ize pou plis tretman.
Likid dijesyon boue a gen yon konsantrasyon relativman wo nan nitwojèn amonyak (jiska 1500 mg N / L), ak tanperati dlo a se 28 degre. degre. Tankou yon gwo chaj nitwojèn k ap antre nan pwosesis tretman dlo ize a ap ogmante chay pou retire nitwojèn. Se poutèt sa, adopsyon nan dènye teknoloji SHARON ak ANAMMOX pou tretman separe denitrifikasyon nan digestate depo se dènye mezi ajou nan plant tretman dlo ize DOKHAVEN nan dènye ane yo. Premye réacteurs SHARON pwodiktif nan mond lan (11) te kòmanse operasyon isit la nan mwa Oktòb 1998, ak premye réacteurs ANAMMOX (12) nan mond lan te mete nan operasyon an jen 2002.
2. Pwosesis Paramèt
1) Yon seri ekran amann, pousantaj koule 510 m³ / h, espas ekran 3 mm.
2) De seri epesè gravite, Ф23.6 m, H=3 m, chaj solid sèk 36 kg / (m² · d), volim boue 530 m³ / d (kontni imidite 94%).
3) Belt epesè pwosesis kapasite 90 m³ / h oswa 700 kg solid sèk / h.
4) Depase tank egalizasyon boue 900 m³.
5) 6) De tank dijesyon depo, Ф22 m, H=23 m, tan retansyon 28 jou nan 33 degre, sa ki lakòz yon volim depo nan 600 m³ / d (96% kontni imidite) apre dijesyon. Yon tank egalizasyon depo gen yon kapasite de 900 m³.
7) De santrifujeur, ak yon kapasite pwosesis 40 m³ / h.
8) De tank depo boue dezidrate, yo chak ak yon volim 150 m³; tan retansyon 2.5 jou; H=14 m.
9) Yon sèl réacteur SHARON; Ф19.5 m, H=5.75 m, pousantaj koule 550 m³ / d, tan retansyon idwolik 3 jou, tan retansyon aerobic 24 h, tanperati 35 degre, pH 7-7.2, konsantrasyon oksijèn ki fonn 1.5 mg / L.
10) Yon reyaktè ANAMMOX; Ф2.2 m, H=18 m (V=70 m³), pousantaj koule 550 m³ / d. Raktè a opere nan yon kapasite de m³ / d, ak yon tan retansyon idwolik nan 3 h, yon chaj konsepsyon de 800 kgN / d, yon tanperati nan 35 degre, ak yon pH nan 7.5.
Réacteur SHARON a soksid mwatye nan nitwojèn amonyak la nan nitrit nitwojèn (san kontwòl pH). Mwatye ki rete nan nitwojèn amonyak la ak nitwojèn nitrite konvèti (mwatye total nitwojèn amonyak nan enfliyan an) fòme rapò molè ki nesesè pou ANAMMOX (1:1), sa ki pèmèt nitwojèn amonyak ak nitrit nitwojèn dirèkteman konvèti nan gaz nitwojèn atravè konvèsyon ototwofik. Konpare ak pwosesis nitrifikasyon / denitrifikasyon tradisyonèl yo, pwosesis SHARON / ANAMMOX diminye depans fonksyònman yo a 90%, emisyon CO2 a 88%, pa pwodui gaz N₂O danjere, pa bezwen matyè òganik, pa pwodui twòp boue, epi sove 50% nan zòn tè a, sa ki montre dirab enpòtan ak benefis ekonomik.