厌氧膜生物反应器处理酰胺工业废水的碳中和潜力——能源回收与碳减排

近年来碳中和理念逐渐被工业废水处理领域所重视,厌氧膜生物反应器(AnMBR)被认为具有低碳节能与资源化利用等优点,可被应用于酰胺类工业废水的处理并实现废水处理过程中的能源回收与CO_(2)减排。本研究在实验室小试规模下,利用AnMBR系统对含二甲基甲酰胺(DMF)的高浓度酰胺工业废水进行了长期连续实验,并进行了理论计算。通过与相同规模的传统活性污泥法(CAS)在能耗、CO_(2)排放和经济性上的对比,评估了AnMBR的实际应用潜力。实验结果显示,在化学需氧量(COD)为9657 mg·L^(−1)的条件下,AnMBR系统的净能源收入达到9.72 kWh·m^(−3),完全实现了能源自给,并且CO_(2)净排放为负值(−2.34 kg·m^(−3)),表明AnMBR具备碳负排放的潜力。相比之下,传统的活性污泥法(CAS)在处理相同废水时,始终呈现正值碳排放,且无法实现能源回收。经济分析表明,采用AnMBR工艺的污水处理厂不仅能大幅降低处理成本,还可通过CH4发电和高纯度沼气销售获得显著经济效益。综上所述,AnMBR作为一种新兴的碳中和技术,在处理高浓度工业有机废水方面展现出卓越的节能减排优势,具有取代CAS工艺的潜力,有助于推进工业废水处理技术的绿色低碳转型。

厌氧氨氧化:理论和工艺发展概述(代序言)

为实现“碳中和”目标,低碳脱氮新技术的开发及其工程化应用成为污水处理领域的研究热点。污水生物脱氮的主要途径为传统的硝化反硝化反应,但其工程应用仍存在能耗高且难实现低碳化的问题。厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,anammox)可在厌氧条件下,以氨氮为电子供体、亚硝氮为电子受体,实现氨氮和亚硝氮的同步脱除并生成氮气。与传统硝化反硝化工艺相比,基于厌氧氨氧化的新工艺可有效降低曝气成本、减少污泥产量及有机碳源需求量,是未来污水生物脱氮的重要发展方向。为更好地宣传该领域最新成果,《环境工程学报》编辑部邀请李玉友、刘思彤、陈荣3位教授组织了“厌氧氨氧化生物脱氮理论与技术发展”专题。本文梳理和总结厌氧氨氧化的发现过程、理论研究、工艺发展、工程应用及其新动态,并作为该专题的代序言。

Anammox-HAP颗粒污泥型膨胀床反应器的氮磷同步去除能力及污泥特性

为实现集成、高效的氮磷处理,提高厌氧氨氧化工艺的运行稳定性及功能集成性,搭建了一种新型的anammox-HAP颗粒污泥型膨胀床反应器。设置了3个不同温度条件下的反应器,通过控制进入反应器中的钙、磷元素,以及调控反应器pH,探究了膨胀床反应器对氮、磷的同步去除能力,并对污泥特性进行了分析。结果表明:anammox-HAP颗粒污泥型膨胀床反应器在35、25、15℃条件下均可稳定运行,并能分别实现(44.90±0.32)、(17.12±0.97)、(8.79±0.14)g·(L·d)^(-1)的氮去除速率,且总氮去除率稳定维持在85%以上;磷元素以HAP核的形式聚集在anammox颗粒内部,可在随剩余污泥排出的同时进行回收;anammox-HAP反应器中颗粒污泥的沉降性能明显高于一般厌氧或anammox工艺中的颗粒污泥,并与颗粒中的磷含量正相关。本研究阐释了anammox-HAP颗粒污泥型膨胀床反应器的特点,可为废水中氮磷的处理提供参考。