江南体彩app-生物脱氮除磷之父James Barnard亲自讲解BNR技术的最新进展

发布时间：2024-06-09

     

James Barnard博士是2007年美国Clarke水奖和2011年新加坡李光耀水奖的取得者。自从20世纪70年月就最先从事污水处置的研究，Barnard博士一向介入全球各地再生水厂的设计参谋工作，在摸索BNR的道路上始终没有住手进步的程序。其研发的营养物去除工艺活着界良多污水厂获得了利用，被誉为生物法脱氮除磷之父。

“跟着人们对污水处置生化道理理解的加深，我们完全可以设计出靠得住的系统实现高尺度出水：经由过程生物脱氮使出水TN到达小在3mg/L的尺度，生物除磷可以到达出水正磷酸盐小在0.1mg/L，与化学除磷连系则可以低至0.01mg/L。”---James Barnard

虽然已年过八旬，Barnard博士今朝仍然精神充分地工作着，他的身影常常能在各洪流处置国际年夜会上看到。2017年6月，总部位在美国丹佛的水研究基金会（Water Research Foundation）（随后在2017年10月公布与美国水情况研究基金W�������appERF归并）主办了一个区域钻研会，总结了污水处置生物营养物去除（BNR）范畴的最新进展。全部钻研会由闻名的咨询公司Black Veatch公司全球手艺实践魁首James Barnard博士主讲。本期微信我们将和大师分享Barnard博士原汁原味的陈述视频。

生物脱氮除磷之父

在上世纪70年月，Barnard博士构思用自然的微生物方式实现污水的脱氮除磷，以解决那时南非和干旱的纳米比亚的水质问题，并是以首创了闻名的BNR工艺手艺。Barnard博士最初只是想当个布局工程师，但因为介入了约翰内斯堡四周的一个污水厂项目，这位生在南非的年青人决议全身心肠投入到污水处置事业中。

在20世纪中期BNR面世之前，污水处置厂已能成功应用生物方式去除有机污染物、氨氮、悬浮固体和病原体。但氮磷等营养物依然只能利用化学品去除，但这会致使富营养化等问题，对水体生态造成晦气影响。在美国德州年夜学奥斯丁分校和田纳西州的Vanderbilt University修得情况工程和水资本的硕士和博士学位后，Barnard博士回到他的故乡南非。由于水华爆发，供水欠缺和水质欠安已是本地严重的问题。传统的化学处置方式本钱昂扬且发生年夜量仍需后续处置的污泥。作为比勒陀利亚国度水研究所的首席高级研究员，Barnard博士最先斟酌若何操纵微生物的生物学方式脱氮除磷。

▲促使BNR工艺降生的驱动身分

到1972年，他已开辟出了一种四段式脱氮工艺，去除率高达92％，并且不消添加化学品。然后在接下来的短短三个月内，他又说服约翰内斯堡当局将他的新脱氮工艺利用在新建的Goudkoppies污水厂的设计中。 两年后的1974年，Barnard博士又开辟了最早的强化生物除磷工艺（EBPR）。

经由过程不竭的研究和验证，包罗小范围尝试和年夜范围的全尺寸项目，Barnard博士终究发现了能同步脱氮除磷的工艺，也就是为人所熟知的BNR工艺。 在曩昔的40年里，他将BNR手艺不竭调剂改进，以顺应世界各地分歧的天气、情况限制和基建前提。这使得BNR工艺获得全球性推行普和，案例遍及美国、欧洲、加拿年夜、Australia、新西兰、中国、巴西等世界各地的数千座污水处置厂。BNR被普遍认为是近代污水处置最主要的立异之一。

其实早在2006年美国国际水处置手艺博览会(WEFTEC)上，Barnard博士就颁发过一篇题为《Biological nutrient removal: Where we have been, where we are going ?》的综述论文。在以后的十几年里，污水处置行业获得了日新月异的成长，包罗了厌氧颗粒污泥手艺在全球的普和，和包罗厌氧氨氧化、好氧颗粒污泥等新工艺的面世。Barnard博士此次在丹佛钻研会上的BNR综述陈述也将这些“新事物”纳入在内，他的演讲不但是一次对BNR常识精髓的提炼总结，也涵盖了厌氧氨氧化、好氧颗粒污泥和新兴污染物的生物处置等新手艺。

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活性污泥

Barnard博士综述了活性污泥和BNR的理论根本，包罗了HRT、SRT、硝化和反硝化等概念。

▲BNR工艺的可以有良多具体实现情势

生物除磷

Barnard博士描写了化学除磷的错误谬误，继而引诞生物除磷的概念，并介绍生物除磷策略的汗青演化。他还提到由于Tetrasphaera属菌也摄取磷，是以在更深的厌氧前提下除磷结果可以获得强化。污水搜集系统里的发酵水平各不不异，视乎具体地域的天气。很多污水处置厂已测验考试了厂内当场发酵的策略。

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MBR膜生物反映器

MBR膜生物反映器在BNR范畴的利用是污水处置界近年的主要立异。MBR将膜手艺整合到活性污泥工艺中，可以实现更优良的出水。

磷收受接管

磷是有限的资本，对其进行收受接管很是主要。Barnard博士举例提到了加拿年夜Ostara公司经由过程WASSTRIP和鸟粪石沉淀手艺（?点击链接查看相干往期推送）等方式可以实现完全的磷收受接管。

▲经由过程鸟粪石沉淀手艺收受接管磷

颗粒活性污泥

正常的活性污泥工艺操作会构成“疏松”的絮状物。颗粒活性污泥工艺则构成颗粒状絮凝物，其沉降机能更好，并可以加强除磷效力。

厌氧氨氧化

Anammox菌可将氨氮和亚硝酸氮连系转化为氮气。这个工艺进程节流了能源，并且占地面积更小。

▲厌氧氨氧化工艺与传统工艺对照截图

新兴污染物的生物处置

污水中常见的很多致癌物、小我护理品和药物等可以经由过程生物方式获得处置。SRT是这些化合物降解的要害操作参数。

BNR的将来

Barnard博士在接管WERF美国水情况研究基金的时采访曾说过，跟着人们对污水处置生化道理理解的加深，我们完全可以设计出靠得住的系统实现高尺度出水：经由过程生物脱氮使出水TN到达小在3mg/L的尺度，生物除磷可以到达出水正磷酸盐小在0.1mg/L，与化学除磷连系则可以低至0.01mg/L。

在固有的占地更小、效力更高的长处根本上，Barnard博士认为膜辅助的BNR污水厂还将从年夜量膜机能优化研究中获益。由于膜的固液分手机能优良。

Barnard博士将磷比作“生命的电池”。世界磷储量的有限性使得磷肥价钱一涨再涨，对此他暗示了耽忧。他认为BNR工艺有助在改变磷供给衰减危机，由于磷收受接管是BNR工艺的副产物，在生物工艺中接收的磷和镁可以经由过程鸟粪石的情势转化成优良肥料。

最使他兴奋的是，跟着我们对微生物世界熟悉的加深和新微生物的发现（例如anammox菌），我们可以或许更好地操纵天然来改良我们栖身的情况。

编纂：蓝枫