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上海师范大学一项国际领先的水处理技术通过专家鉴定
2022-06-08 12:13       来源:《中国给水排水》       作者:       分享:















2022年6月7日,由上海师范大学与迈奇化学股份有限公司合作承担的“基于VBBR以NMP生产废水为碳源的城镇生活污水深度脱氮工艺”项目通过了由上海市环境科学学会主持的专家鉴定。

N-甲基吡咯烷酮(N-methyl pyrrolidone, NMP)是锂电池等生产中必不可少的工业溶剂。随着新能源产业在我国的快速发展,NMP的需求量不断增加,相应地生产NMP过程中所产生的废水量也不断增加。NMP是一种杂环化合物,其分子式为C5H9NO。含有NMP的废水特点是COD和总氮浓度都很高,但可生化性较好。以往针对NMP废水进行生物处理时,不仅需要大量的动力消耗,同时还浪费了有限的有机碳源。上海师范大学张永明教授团队在国际上首次通过对NMP生物代谢的电子流分析发现,若将NMP作为电子供体进行反硝化时,其中79%的电子供体可以用于外源硝酸盐的还原(图1)。在理论研究的基础上,通过实验室研究发现,通过厌(缺)氧与好氧交替,可以使外源硝酸盐得到还原,同时也可以使自身的内源氮素得到去除。



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1. NMP的电子流分布


随后,上海师范大学环境工程系张永明教授团队与迈奇化学股份有限公司合作,利用自主研发的专利技术(ZL2015 1 0510978.7和ZL2019 1 0930412.8):垂直折流式生物反应器(Vertical Baffled Bioreactor, VBBR, 如图2所示),将迈奇化学股份有限公司的NMP废水作为电子供体,实现了城镇污水处理厂尾水的深度脱氮,经过处理后的出水总氮浓度低于5 mg/L,且出水COD浓度不会增加。 


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2. 串联VBBR


目前许多城市污水处理厂为了提高总氮的去除率,通常采用乙酸钠或甲醇作为碳源。对于一个日处理10万吨的城市污水处理厂,如果需多去除5 mgN/L硝酸盐氮的话,按照COD/N为5计算,每天至少需要投加3750 kg的甲醇或1950 kg的乙酸钠。相应地每天释放CO2的量分别是5156 kg或2093 kg的CO2。而如果采用NMP废水替换这些碳源,则每天减少的CO2排放量相当可观。

鉴定会专家组由中国工程院院士、美国工程院院士、长江学者奖励计划特聘教授和国际欧亚科学院院士等国内外知名学者组成(图3)。专家组认真听取了课题组的工作内容和技术汇报,审阅了相关技术资料(图4)。经质询和讨论,一致认为课题组在国际上首次以串联耦合的VBBR用于以NMP废水作为反硝化电子供体进行反硝化,使NMP废水资源化,实现了城市生活污水的深度脱氮,具有重要的生态环境效益,技术成果达到国际领先水平。



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3. 鉴定会海报


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4. 专家在听取课题组汇报


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