上海師范大學(xué)一項(xiàng)國際領(lǐng)先的水處理技術(shù)通過專家鑒定
2022年6月7日，由上海師范大學(xué)與邁奇化學(xué)股份有限公司合作承擔(dān)的“基于VBBR以NMP生產(chǎn)廢水為碳源的城鎮(zhèn)生活污水深度脫氮工藝”項(xiàng)目通過了由上海市環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)主持的專家鑒定。
N-甲基吡咯烷酮(N-methyl pyrrolidone, NMP)是鋰電池等生產(chǎn)中必不可少的工業(yè)溶劑。隨著新能源產(chǎn)業(yè)在我國的快速發(fā)展，NMP的需求量不斷增加，相應(yīng)地生產(chǎn)NMP過程中所產(chǎn)生的廢水量也不斷增加。NMP是一種雜環(huán)化合物，其分子式為C5H9NO。含有NMP的廢水特點(diǎn)是COD和總氮濃度都很高，但可生化性較好。以往針對NMP廢水進(jìn)行生物處理時(shí)，不僅需要大量的動(dòng)力消耗，同時(shí)還浪費(fèi)了有限的有機(jī)碳源。上海師范大學(xué)張永明教授團(tuán)隊(duì)在國際上首次通過對NMP生物代謝的電子流分析發(fā)現(xiàn)，若將NMP作為電子供體進(jìn)行反硝化時(shí)，其中79%的電子供體可以用于外源硝酸鹽的還原(圖1)。在理論研究的基礎(chǔ)上，通過實(shí)驗(yàn)室研究發(fā)現(xiàn)，通過厭(缺)氧與好氧交替，可以使外源硝酸鹽得到還原，同時(shí)也可以使自身的內(nèi)源氮素得到去除。
圖1. NMP的電子流分布.
隨后，上海師范大學(xué)環(huán)境工程系張永明教授團(tuán)隊(duì)與邁奇化學(xué)股份有限公司合作，利用自主研發(fā)的專利技術(shù)(ZL2015 1 0510978.7和ZL2019 1 0930412.8)：垂直折流式生物反應(yīng)器(Vertical Baffled Bioreactor, VBBR, 如圖2所示)，將邁奇化學(xué)股份有限公司的NMP廢水作為電子供體，實(shí)現(xiàn)了城鎮(zhèn)污水處理廠尾水的深度脫氮，經(jīng)過處理后的出水總氮濃度低于5 mg/L，且出水COD濃度不會(huì)增加。
圖2. 串聯(lián)VBBR.
目前許多城市污水處理廠為了提高總氮的去除率，通常采用乙酸鈉或甲醇作為碳源。對于一個(gè)日處理10萬噸的城市污水處理廠，如果需多去除5 mgN/L硝酸鹽氮的話，按照COD/N為5計(jì)算，每天至少需要投加3750 kg的甲醇或1950 kg的乙酸鈉。相應(yīng)地每天釋放CO2的量分別是5156 kg或2093 kg的CO2。而如果采用NMP廢水替換這些碳源，則每天減少的CO2排放量相當(dāng)可觀。
鑒定會(huì)專家組由中國工程院院士、美國工程院院士、長江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃特聘教授和國際歐亞科學(xué)院院士等國內(nèi)外知名學(xué)者組成(圖3)。專家組認(rèn)真聽取了課題組的工作內(nèi)容和技術(shù)匯報(bào)，審閱了相關(guān)技術(shù)資料(圖4)。經(jīng)質(zhì)詢和討論，一致認(rèn)為課題組在國際上首次以串聯(lián)耦合的VBBR用于以NMP廢水作為反硝化電子供體進(jìn)行反硝化，使NMP廢水資源化，實(shí)現(xiàn)了城市生活污水的深度脫氮，具有重要的生態(tài)環(huán)境效益，技術(shù)成果達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
圖3.鑒定會(huì)海報(bào)
圖4.專家在聽取課題組匯報(bào)
