華南(nán)理(lǐ)工(gōng)大(dà)學環境與能(néng)源學院5月(yuè)17日(rì)訊：“經過近(jìn)2∞0年(nián)的(de)積累，最近(jìn)，華南(nán)理(lǐ)工(gōng)大(dà)學環境與能(néng)源學院韋朝海(hǎi)教授團隊圍繞“工(gōng∏)業(yè)廢水(shuǐ)生(shēng)物(wù)處理(lǐ)O/H/O工(gōng)藝的(de)技(jì)術(shù)原理(lǐ)和(hé)工(gōng)程應用(yòng)&rdquo☆;這(zhè)一(yī)主題，在Environmental Science & Technology、W×ater Research、Chemical Engineering Journal、Journal of Hazardous Mate©rials等環境化(huà)學領域高(gāo)水(shuǐ)平期刊上(shàng)發表了(le)系列論文(wén)，以此機(jī)會(huì)，回顧技(jì)術(shù)的(de )形成與發展。”

O/H/O工(gōng)藝—技(jì)術(shù)原理(lǐ)

A/A/O工(gōng)藝是(shì)目前應用(yòng)最為(wèi)廣泛的(de)城(chéng)市(shì)污水(shuǐ)和(hé)一(yī)般工(gōng)業(y≤è)廢水(shuǐ)處理(lǐ)技(jì)術(shù)之一(yī)，在去(qù)除低(dī)濃度有(yǒu)機(jī)物(wù)和(hé)脫氮除磷方面表現→(xiàn)出良好(hǎo)的(de)效果。然而，對(duì)于高(gāo)毒性、高(gāo)COD和(hé)高(gāo)TN的(de)工(gōng)業(yè)廢水(shuǐ)，由于毒性抑制(zh'ì)、單一(yī)污泥法、污泥停留時(shí)間(jiān)短(duǎn)和(hé)污泥回流幹擾等原因，難降解污染✔物(wù)反應與污泥齡之間(jiān)存在不(bù)可(kě)調和(hé)的(de)矛盾，導緻前置缺氧後置好(hǎo)氧（A/O）工(gōng)藝經常硝化(huà)失敗，造成運行(xíng)費(fè≈i)用(yòng)提高(gāo)和(hé)工(gōng)藝不(bù)穩定性增強。此外(wài)，A/O或A/A/O工(gōng)藝的(de)脫氮反應都(≥dōu)無法克服高(gāo)倍數(shù)硝化(huà)液回流與存在DO幹預的(de)動力學抑制(z₩hì)，回流液中複雜(zá)的(de)殘餘物(wù)降低(dī)了(le)厭(yàn)氧單元反應物(wù)的(de)純度和(hé)濃度，帶來(lái)了(le)大(dà)量的(de)副反應和(h§é)副産物(wù)，還(hái)改變廢水(shuǐ)的(de)B/C、C/N比值并嚴重地(dì)破壞了(le)厭(yàn)氧微(wēi)生β(shēng)物(wù)的(de)組成結構，不(bù)斷擾動功能(néng)微(wēi)生(shēng)物(¶wù)間(jiān)的(de)生(shēng)态平衡，湧現(xiàn)了(le)功能(néng)冗餘并造成能(néng)量上(♠shàng)的(de)巨大(dà)浪費(fèi)。基于此，通(tōng)過對(duì)焦化(huà)廢水(shuǐ)溶液性質的(de)研☆究，結合多(duō)年(nián)的(de)工(gōng)藝理(lǐ)論和(hé)工(gōng)程實踐探索，韋朝海(hǎi)教授課題組開(kāi)發出了(le)一(yī)種β以混合-反應-分(fēn)離(lí)耦合的(de)多(duō)功能(néng)微(wēi)生(shēng)物(wù)流化(huà)床水(shuǐ)處理(lǐ)反應器(qì)系統（暫命名為(w¥èi)：All-purpose microbial and pneumohydraulic in-situ coupling water treatment system, 簡≥稱AMPhIX）為(wèi)基礎結構單元，以改變特征參數(shù)和(hé)控制(zhì)溶解氧為(wèi)配置，稱之為(wèi)雙好(hǎo)氧結₽合水(shuǐ)解脫氮的(de)O/H/O工(gōng)藝。其原理(lǐ)如(rú)圖2所示。

原理(lǐ)的(de)發現(xiàn)起步于以高(gāo)毒性和(hé)高(gāo)碳氮含量的(de)焦化(↕huà)廢水(shuǐ)處理(lǐ)為(wèi)案例，研究了(le)O/H/O工(gōng)藝進行(xíng)硝化(huà)反硝化(huà)路(lù¥)徑的(de)碳氮污染物(wù)去(qù)除性能(néng)的(de)小(xiǎo)試—中試—工(gōng)程水(shuǐ)平，然後應用£(yòng)于實際生(shēng)産，分(fēn)析了(le)O/H/O工(gōng)藝潛在的(de)各種脫氮路(lù)徑及其适用(yòng)範圍。我們注意到(dà o)：O/H/O工(gōng)藝具有(yǒu)穩定高(gāo)效去(qù)除焦化(huà)廢水(shuǐ)中COD的(de)性能(néng)，超越和(hé)∞回流結合的(de)運行(xíng)模式展現(xiàn)出最高(gāo)的(de)總氮去(qù)除效率（88.7%），是(shì)"因為(wèi)此模式實現(xiàn)了(le)廢水(shuǐ)中有(yǒu)機(jī)污染物(wù)與硝酸鹽在H反應器(qì)（AMPh★IX-H）中最有(yǒu)效的(de)接觸和(hé)反應；廢水(shuǐ)中氨氮及總氮的(de)去(qù)除是(shì)工(gōng)藝中各種價态氮轉化(huà)反應（氨化≈(huà)、硝化(huà)及反硝化(huà)）協同的(de)結果，O1反應器(qì)（AMPhIX-O1）主要(yào)發↕生(shēng)除碳與氨化(huà)的(de)同步作(zuò)用(yòng)，而硝化(huà)反應主要(y®ào)發生(shēng)在O2反應器(qì)（AMPhIX-O2）中，反硝化(huà)反應主要(yào)發生(shēng)'在AMPhIX-H中；除此之外(wài)，O/H/O工(gōng)藝具有(yǒu)多(duō)種脫氮路(lù)徑（硝化(huà)-反硝化(huà)、短(duǎn)程硝化(huà)¶-厭(yàn)氧氨氧化(huà)、及亞硝化(huà)-厭(yàn)氧氨氧化(huà)耦合反硝化(huà)）的(de)潛力，這(zhè)是(shì)由工(gōng✘)藝的(de)結構配置、各反應器(qì)污泥內(nèi)部循環及豐富的(de)物(wù)質流調控所決定；對(duì)于高(g¶āo)C/N比和(hé)高(gāo)毒性工(gōng)業(yè)廢水(shuǐ)的(de)處理(lǐ)，進行(xíng)氨化(huà)-反硝化(huà)-硝化(huà)路(lù)©徑的(de)O/H/O工(gōng)藝具有(yǒu)更強的(de)自(zì)适應性和(hé)穩定性的(de)結構特征；針對(duì)低(dī)C</N比的(de)高(gāo)氨氮廢水(shuǐ)處理(lǐ)，實行(xíng)短(duǎn)程硝化(huà)-‍厭(yàn)氧氨氧化(huà)路(lù)徑的(de)O/H/O工(gōng)藝更具高(gāo)效和(hé)低(dī)成本特點；如(rú)果是(shì)中低(dī)C/N比的(de)高(gāαo)氨氮廢水(shuǐ)，按照(zhào)亞硝化(huà)-厭(yàn)氧氨氧化(huà)耦合反硝化(huà)路(lù)徑所運行(xíng)的(dλe)O/H/O工(gōng)藝，可(kě)實現(xiàn)總氮和(hé)其它污染物(wù)的(de)高(gāo)效低(dī)耗去(qù)除，滿足超低(dī)排放(fàng)要(y¥ào)求。

O/H/O工(gōng)藝—工(gōng)程應用(yòng)

圖4  O/H/H/O工(gōng)藝的(de)工(gōng)程現(xiàn)場(chǎng)流程

O/H/O工(gōng)藝—未來(lái)的(de)研究與發展

污廢水(shuǐ)淨化(huà)已經成為(wèi)社會(huì)水(shuǐ)循環的(de)重要(yào)✔內(nèi)容，包含了(le)資源屬性、工(gōng)程屬性和(hé)産品屬性，其中的(de)元素化(huà)合物(wù)轉化(huàπ)與歸趨在生(shēng)物(wù)化(huà)學、工(gōng)藝轉化(huà)、産業(yè)分(fēn)配方面影Ω(yǐng)響未來(lái)的(de)地(dì)球化(huà)學行(xíng)為(wèi)。碳氮磷硫是(shì)生(shēng)命的(de)基石，又(yòφu)是(shì)經濟運載的(de)物(wù)質核心，其利用(yòng)效率直接影(yǐng)響污廢水(shuǐ)的(de)溶液性質，還(há‌i)需要(yào)結合新發現(xiàn)的(de)污染物(wù)及其群集。追求水(shuǐ)的(de)>循環利用(yòng)必須兼顧這(zhè)些(xiē)元素及其化(huà)合物(wù)的(de)變化(huà)，即未來(lái)的(de)水(shuǐ)處理(lǐ)工(gōng)藝應該建立在€對(duì)元素的(de)調控水(shuǐ)平上(shàng)，有(yǒu)益于地(dì)球化(huà)學循環。對(duì)此，有(yǒu)必要(yào)以厭(yàn)氧氨α氧化(huà)協同自(zì)養反硝化(huà)等反應實現(xiàn)總氮趨零為(wèi)生(shēng)物(wù÷)轉化(huà)基礎成為(wèi)開(kāi)端，根據碳源利用(yòng)、磷分(fēn)離(lí)與回用(yòng)、硫載電(diàn)÷子(zǐ)內(nèi)循環等的(de)組合工(gōng)藝原理(lǐ)，結合元素效應和(hé)工(gōng)​藝水(shuǐ)平，尋求污廢水(shuǐ)資源化(huà)和(hé)污染物(wù)超低(dī)排放(fàng)的(de)産業(yè)應用(yòng)高(gāo)效途徑；有(yǒu)必要(yào)©分(fēn)析影(yǐng)響污廢水(shuǐ)性質變動的(de)社會(huì)和(hé)自(zì)<然因素，獲知(zhī)投入-産出數(shù)據和(hé)工(gōng)藝層面的(de)排污系數(shù±)，指出污廢水(shuǐ)排放(fàng)的(de)優化(huà)方向；更需要(yào)結合我國(guó)的(de)自(zì)然水(shuǐ)體(tǐ)環境容量，以離(lí)心和(hé)向β心的(de)通(tōng)量、物(wù)耗能(néng)耗當量、微(wēi)生(shēng)物(wù)演替等為(wèi)基礎，在社會(huì)-自(zì)然水(shu​ǐ)循環的(de)層面上(shàng)思考未來(lái)的(de)污廢水(shuǐ)處理(lǐ)的(de)工(gōng)藝變革。

我們需要(yào)把人(rén)類對(duì)污廢水(shuǐ)處理(lǐ)對(duì)象污染物(wù)加以重新歸納和(hé)提高(gā'o)認識：以BOD、COD為(wèi)代表的(de)耗氧有(yǒu)機(jī)物(wù)；以TN、TP為(wèi)代表的(de)富營養化(huà)污染物(wù)；重金(jīn≥)屬（放(fàng)射性）和(hé)鹽分(fēn)；微(wēi)生(shēng)物(wù)與病毒；新污染物(wù)；耗能(néng)産生(shē&ng)的(de)污染物(wù)（CO2、NOx、SOx、PM2.5等）；離(lí)心作(zuò)用(yòng)二次污染物(wù)（CH4、N2O、VOCS、CO2等）；向心作(zuò)用(yòn∞g)二次污染物(wù)（Men+(OH)n等、Hg(CH3)2等）；其他(tā)物(wù)化(huà)指标（T、pH、SS）；等等。目标污染物(wù)越多(du←ō)，水(shuǐ)處理(lǐ)工(gōng)藝越複雜(zá)，追求污染物(wù)的(de)達标去(qù)除、環境安全、生(shēng)态安全、全過程友(yǒu)好(hǎo)以及碳​足迹的(de)綜合考評，成為(wèi)遠(yuǎn)景。工(gōng)藝平台的(de)構建，要(yào)求有(yǒu)利于上(shàng)述污染物(wù)的(de)綜合控制(zhì)，σ柔性應對(duì)不(bù)同的(de)進水(shuǐ)水(shuǐ)質與出水(shuǐ)目标，對(duì)此，"需要(yào)加強A/O/H/O—O/H/O—A-O/H/O工(gōng)藝應用(y òng)的(de)針對(duì)性與選擇性，其中，存在更加豐富的(de)理(lǐ)論需要(yào)深刻闡明(míng)。

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