SND过程中脱氮途径初探

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1、同步硝化反硝化（SND）过程中脱氮途径初探摘要：在实验室小型SBR试验中发生了好氧同步硝化反硝化（SND）脱氮过程，通过好氧反应期间各种含氮化合物的化学衡量计算得到：氨氮经硝态氮（包括硝基氮和亚硝基氮）脱氮途径所得脱氮量仅占同期脱氮总量的46.5%，在扣除生化合成反应所需氮素以及游离氨解析吹脱的可能之外，尚有半数左右的氮在硝化之前便已转化为不明物质而丢失。由于在好氧硝化和反硝化过程所产生的脱氮产物中均包含N2O等温室气态物质，应引起普遍重视。关键词：SBR；同步硝化反硝化；脱氮途径；好氧反硝化；N2O前言传统水处理理论认为：氨氮

2、的去除是通过硝化和反硝化两个相互独立的过程实现的，由于对环境条件的要求不同，这两个过程不能同时发生，而只能序列分级式进行，即硝化反应发生在好氧条件下，由自养型微生物完成；反硝化反应发生在缺氧或厌氧条件下，由异养型微生物完成，因此需提供充足的碳源[1]。迄今为止的水处理实践几乎都是以上述传统理论为指导，将缺氧区与好氧区分开，形成分级硝化反硝化工艺。然而近年来，国内外的不少研究和报道已经充分证明，在有氧条件下可同时发生硝化和反硝化，并把这种在好氧情况下TN降低的现象，称之为同步硝化反硝化（SimultaneousNitrificat

3、ionandDenitrification，简称SND）现象。SND生物脱氮机理至今尚不十分清楚，纵观各大观点[2~6]，可从生物学（确实存在能发生SND的菌种）和物理学（系统内存在缺氧的宏观环境和微环境）两方面加以解释。有文献指出：实验已证实当DO超过空气在水中饱和溶解氧的25%时（或DO超过2.6mg/L[7]），系统内基本不存在缺氧的宏观环境和微环境；而区别于传统脱氮的SND生物学机理解释大致有三种：短程硝化/反硝化（Shortcutnitrificationanddenitrification），厌氧氨氧化（Anaero

4、bicammoniumoxidation）和好氧反硝化（Aerobicdenitrification）。本文在实验室小型试验研究的基础上，试以量化计算和理论分析相结合的方法，对实验中可能发生的同步硝化反硝化的几种反应途径进行初步探讨。1实验方法1.1实验装置与工艺本实验SBR反应器采用有机玻璃柱制成，内径120mm，高450mm，有效容积4L。完整的基本工作周期是10.5hr，由3个阶段构成，其运行周期为第一缺氧搅拌2hr，曝气6hr，第二缺氧搅拌1.5hr，沉淀1hr，每周期排水2L进水2L。曝气阶段保持溶解氧在2.5~3.0

5、mg/L。91.2实验用水人工模拟NH4+−N废水:每1L自来水中加入以下药品,然后根据不同浓度需求稀释而成。该模拟废水的清液NH4+−N为15000mg/L。NH4Cl:54gNaHCO3:100gKH2PO4:10gFeCl3·6H2O:2gCaCl2:4gKCl:4gNaCl:4gMgSO4:4g碳源有机废水：称取200g玉米面用5L的开水冲释，使可溶性淀粉溶解，然后静置取上清液测得：CODCr=21000mg/L，BOD5为13000mg/L。实验用水为模拟氨氮废水和碳源有机废水根据不同比例混合，配成不同的碳氮比。1.3

6、污泥驯化取北京某污水处理厂曝气池活性污泥，采用CODCr/NH4+−N=4:1的混合废水驯化，在硝化菌培养出来之后，逐步提高碳氮比驯化反硝化菌。大约一个月左右，混合液污泥浓度MLSS达到3000mg/L左右，在进水CODCr为2000mg/L，NH4+−N为240mg/L的情况下，CODCr去除率达90%，NH4+−N去除率达99%以上，TN去除率达85%以上，至此认为污泥驯化结束。1.4对照试验氨氮废水的空气吹脱对比试验是在实验室烧杯中进行，实验条件：采用人工模拟NH4+−N废水，20℃，pH=8.7，NH4+−N浓度为100

7、mg/L，曝气8hr后测定NH4+−N浓度，证实没有可比的浓度降低。2实验结果2.1好氧脱氮占总脱氮量的74.12%在实验进水CODCr为720mg/L，NH4+−N为110mg/L的条件下连续运行直至达到稳定，然后进行一个周期各阶段内各种氮化合物的质量变化跟踪试验。实验期间每隔1hr测定一次数据，所有含氮化合物的浓度均以氮计，因此数据之间可以进行定量加和计算。结果如表1，各种含氮化合物的变化趋势如图1所示。表1实验周期内不同时间水质测定结果单位：mg/L时间（hr）NH4+−NNO2-−NNO3-−NNOX-−NCODCrTN

8、第一搅拌段054.50.195.25.4358.359.9154.30.062.12.16170.556.5254.60.020.050.075154.7曝335.22.28.911.13246.39 气段4213.311.314.62235.656.96.31