【上海水处理设备网www.szxqhb.com】今年5月份的IWA -LET水处置前沿技术大会上，日本国立东北大学的李玉友教授作为“分散式污水处理”分会场的发言嘉宾之一，介绍了日本分散式污水处理的发展历程，并结合其团队的研究，提出了一种可以高效回收能量，而且具有经济效益的新型处置工艺。本期IWA 微信公众号将为大家分享这一日本污水处理的*研究进展效果。

日本污水处置概况

为了更高效地开展生活污水治理，日本坚持结合地区的特点进行生活污水处置设施的建设。根据对象地区的人口密度，来建设不同类型的生活污水处置设施。人口密度高的乡村地区或在居住比较密集的农村地区，主要建设下水道和农业村落排水设施这样的集中式处理设施，上海水处理设备而在人口密度低的城郊、农村、山区，则以装置以净化槽为代表的分散式处理设施。

净化槽(Johkas技术包括处置以家庭为单位的生活污水的小型家用净化槽、处置楼房和学校、医院、超市等排放的生活污水的大中型净化槽，现在使用中的净化槽绝大部分都是小型家用净化槽。数据显示目前在日本净化槽的服务人口超越900万。日本的净化槽技术应用范围很广，可以处置楼房住宅、医院、超市等生活污水，一般由厌氧滤池、接触曝气池和消毒池组成，而且能适应不同情况的出水要求。

日本主要生活污水处置系统的概况

由此可见，分散式的污水处置理念在日本已经有一定的时间，而日本对污泥处置也十分重视，厌氧发酵回收沼气、焚烧和堆肥都是罕见的处置手段。尽管如此，日本的水处置研究者依然在不时地寻找能耗更低、利息更实惠的解决方案。

这样的背景下，李玉友教授提出了一种可以回收能源，并且具有经济效益的新型污水处置方案--基于厌氧MBRAnMBR和厌氧氨氧化两种新兴工艺的低碳设计。表示学术圈对AnMBR和Anammox两种工艺已经分开研究了很长的时间，但对于其结合应用的研究却很少。

基于AnMBR和Anammox有机废水处置新概念

厌氧膜生物反应器AnMBR

日本早在2000年就有了*个AnMBR工程应用，研究也从早期的产氢发展到如今处置市政污水。关于AnMBR研究，李玉友教授团队主要关注六个方面的内容，即HRT和温度的影响、上海水处理设备悬浮固体和外表活性剂的降解情况、溶解性微生物产物(SMP和胞外聚合物(EPS对膜污染的影响以及中试应用。

HRT

A nMBR出水COD可以低于40mg/LBOD和COD去除效率均高于90%由于膜过滤的作用悬浮固体得到*截留。随着HRT缩短，AnMBR沼气产量会相应增加，而沼气的甲烷含量可以稳定维持在80%水平(常温)并且其污泥产量(0.06-0.09gMLSS/gCOD远低于激进活性污泥的对应值(0.25-0.4gMLSS/gCOD这些数据显示了AnMBR能同时实现高效厌氧消化以及优质出水。

温度

当温度低于15℃的时候，AnMBR甲烷产量和COD去除率都受到显著影响。温度的降低一方面导致SMP和EPS释出量的增加，导致膜污染情况恶化，一方面也增加了甲烷的溶解度。

悬浮固体的降解

厕纸是生活污水的主要不溶性COD组分。但是厕纸在AnMBR里可以得到完全溶解，而且不会在混合液和滤饼层积聚。生成的甲烷有26%来自厕纸的降解。悬浮固体中的纤维素在HRT善于12小时的时候影响不显著，但在HRT降至6小时会发现污泥里的纤维素积聚现象。

外表活性剂的降解

研究团队分别选取了聚氧乙烯醚(alcoholethoxylates-A E和直链烷基苯磺酸钠(LinearA lkylbenzeneSulfonates-LA S作为代表性的非离子和离子外表活性剂进行实验。上海水处理设备结果显示，AE得到有效降解并转化为甲烷。而且系统完成对AE临时自适应后，污泥的产甲烷活性得到进一步提高。但是如果AE含量过高(F/M比>1则可能破坏细胞结构，降低产甲烷活性。而LA S则明显抑制了产甲烷活性，去除主要通过吸附而不是降解来进行。与产酸菌相比，LA S污泥中的积聚对产甲烷菌产生更大的负面作用。

中试对比

研究团队还对AnMBR进行了中试实验，并且与传统的活性污泥法工艺系统进行对比。结果显示，通过使用AnMBR可以获得良好出水水质，甲烷产量大大增加，污泥产量比活性污泥法少2/3

厌氧氨氧化Anammox

研究团队在2011年开始对anammox展开了研究。最初先研究反应器的启动和颗粒化，随后两年开始研究抑制机制和恢复方法，然后就开始了厌氧氨氧化附着膜膨胀床反应器(Anammoxattachedfilmexpendedbed-A A FEB同时开发对单阶工艺使用的人工载体和微颗粒进行优化。

团队开发的AA FEB厌氧氨氧化工艺通过pH控制和人工和自然形成的anammox颗粒高效地处理高氨氮浓度的废水。研究团队为期220多天的跟踪研究发现，曝气率和溶解氧是影响脱氮表现的关键参数，HRT可以低至2小时，出水TN值在8-18mg/L之间，去除率为74±15%

A nMBR+A nammox

团队搭建的小规模实验系统由一个运行体积为20LAnMBR和一个含有悬浮载体的7L单阶厌氧氨氧化反应器组成。这个新概念系统在日本仙台的Senen污水处置厂已经运行了200多天。AnMBRHRT已胜利缩短至6小时，而单阶厌氧氨氧化反应器的HRT胜利缩短至2小时，上海水处理设备载体填充率为20%曝气率为1L/分钟。

结合AnMBR+单级anammox反应器系统

李玉友教授表示该研究项目从2017年开始，将进行3年，目前仍在各种测试以及数据收集和分析阶段，据透露他目前正在搭建一个规模为20m3/d处置设施。

对于这个AA FEB工艺感兴趣的读者，可以参考李教授团队发表在BioresourcTechnolog第253期的一篇相关文章Stoichiometrvariatandloadcapacofahigh-loadanammoxattachfilmexpandbedAA EEBreactor

小结

与传统的活性污泥法相比，AnMBR具有可处理高COD浓度废水、工序简单、甲烷回收率高等优点，但依然要解决出水氨氮高的问题。李玉友教授及其研究团队因为在AnMBR和anammox两方面都有研究，因此想到用anammox作为AnMBR后续处置工艺，通过使用AA FEB流化床反应器和投加人工载体的设计，实现了厌氧氨氧化主流脱氮和AnMBR耦合。如果这个新概念能在进一步的临时实验中得到验证，这将是污水处置技术的又一重大突破。

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