CANON工艺课堂PPT

1CANON工艺的原理：Canon（Completely autotrophic nitrogen removal over nitrite）是 一个基于亚硝酸盐的全自养生物脱氮过程。它通过氨氧化菌(AOB)的作用，将氨氧化成亚硝酸盐，再通过厌氧氨氧化细菌（AAOB）的作用，将剩余的氨和亚硝酸盐转化成氮气。2 3 4CANON工艺的出现：20 世纪末，荷兰 E.B.Muller 等和德国 A.Hippen 等分别在消化污泥压滤液和垃圾渗滤液的脱氮处理系统中发现了 Canon 现象。2002 年，荷兰 Delft 工业大学提出并研发了 Canon 工艺。5CANON工艺理论研究进展：高氮负荷、氧浓度有限的废水处理系统中，发现了大量的 NH4-N以 N2的形式消失，随着厌氧氨氧化的发现，人们推测 AOB和 Anammox 菌可能共存SHARON/Anammox 工艺的研究通过生物膜的方式，AOB 与 Anammox 菌分别位于生物 膜的外层与内层数学模拟，AOB、NOB、Anammox 菌对 O2、NO2-N、NH4+-N形成竞争6颗粒污泥CANON工艺形式：CANON 工艺可以从两方面着手:l采用生物膜CANON的形式。采用生物膜，更有利于反应器初期持留微生物，避免污泥流失。但是它面临着反应器堵塞的问题与反冲的困难。l采用活性污泥 CANON 的形式;颗粒污泥 CANON工艺的形式，有良好的沉降条件,使生物体保留在反应器内；不需要反冲洗动力消耗、又兼有生物膜的功能，它应是今后发展 CANON 工艺主要形式。7CANON工艺的工程应用现状：目前 CANON 工艺主要应用在高氨氮废水、低C/N 废水的处理中，这类废水主要包括污泥消化液、畜 牧养殖场的废水、垃圾渗滤液、土豆加工厂废水及味精废水等。CANON 工艺主要采用 SBR、生物转盘（RBC）、膜生物反应器（MBR）等启动，原因在于它 们 具 有 良 好 的 持 留 污 泥 能 力 以 保 证 足 够Anammox 菌和 AOB 的数量；通过接种 CANON 污泥启动，可以大大缩短启动时间。随着 CANON 颗粒污泥的研究深入，一些工程的问题也得到解决。8CANON工艺应用举例：Wett B采用 SBR 池处理奥地利污水处理厂的消化液，SBR 池的容积为 500 m3，去除负荷达到 340kg/d。Schmid M 等采用 RBC 处理垃圾渗透液，池的容积为 240 m3，在常温、DO 质量浓度为0.81.2mg/L、pH 为 8.1 下，氮的最大去除率为1.17kg/(m3d)。荷兰 Olburgen 土豆加工废水成功应用 CANON 工艺，设计负荷为 1200kgN/d，处理能力为 700kgN/d。9CANON 工艺在污泥消化液应用比较成熟，不管从处理效果还是规模都优于其他废水；这是由于污泥消化液相对工业废水和垃圾渗透液的毒性要小和一些人类未知的物质对 CANON影响。10 CANON 主要采用 SBR 和 RBC 反应器，由于 RBC 有臭味、易滋长苍蝇和生物膜易脱落导致出水水质变差等缺点，同时随着自动化控制技术的进步,其应用领域也开始逐渐扩展到废水处理，和SBR 自身的特点，SBR 将占主要优势。11CANON工艺面对的问题：12 溶解氧的控制：溶解氧的控制：由于 AOB 与 NOB 容易共存，所以短程硝化的主要问题在 于如何避免 NO2-N 被进一步氧化成 NO3-N。在溶解氧较低的情况下，反应器内微生物（AOB、NOB、Anammox 菌）对 O2、NO2-N、NH4+-N形成竞争：对氧亲和系数更低的 AOB 能够形成对NOB 的竞争优势，而在合适的 DO 浓度和一定的氨氮表面负荷情况下，可以使 Anammox 菌形成对NOB 的竞争优势,因此可以成功实施 CANON 工艺。13温度的控制：温度的控制：温度大于 25 时，AOB 的增长速率大于 NOB；短程硝化的适宜温度为 35。Strous M 等和 Egli K 等发现 Anammox 菌适宜温度为 2040。郑平等发现当温度从 15 升至 30 时，反应速率逐渐提高，继续升至 35 时，反应速率反而下降，因而得到 Anammox 菌最佳反应温度为 30。14FA的控制：的控制：FA 控制方面，Anthonisen A C 等研究发现 FA对 AOB 和 NOB 都有抑制作用，但 NOB 比AOB 更敏感，因此，当 FA 浓度介于两类菌群的抑制浓度之间，则 AOB 能够正常倍增和氧化，而 NOB 被抑制，此时就能发生短程硝化，但是这样形成的短程硝化并不稳定，并且这种适应性是不可逆的。15NH4-N和和NO2-N的控制：的控制：在 NH4-N 质量浓度大于 200 mg/L 的情况下，CANON 工艺中细菌的多样性好、稳定性强和去除能力强。在 CANON 工 艺 中，NH4-N 首 先 被 转 化NO2-N，而 NO2-N 质量浓度过高可能会对 AOB 形成抑制作用。总体而言，NH4-N 与 NO2-N 对于 CANON工艺的适用范围是非常宽泛的，工程应用时，它们对于 AOB 或 Anammox 菌的影响并不大，主要问题在于如何实现稳定的短程硝化。16 低温和有机物的控制：在较低温度下，作为主要脱氮的 Anammox 菌，也会受到严重影响，这需要大大降低负荷，或者适当温度保证 CANON工艺的正常运行。如果存在过多的有机物，会使CANON工艺脱氮效果低于反硝化作用，因而必须采取措施，使得 C/N比值控制在一定范围内。Zhang等认为须使得 C/N 在 0.81 以下。17过程控制：过程控制：1819 传统生物脱氮工艺 按 照 有 机 氮 NH4-N NO2-N NO3-N NO2-NN2的步骤达到脱氮的目的。该工艺虽然应用已经成熟，但存在很多问题：反硝化时碳源不足，需要外加碳源；反硝化不彻底，出水容易出现COD 泄露；曝气量大，供氧费用高等。VS CANON工艺按照有机氮 NH4-N NO2-N N2达到脱氮目的。自养型微生物,因此CANON工艺不需要碳源只需要控制到亚硝化阶段，节约碱度50%限氧条件，节约供氧量