污水新型生物脱氮技术研究综述.pdf

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1、污水新型生物脱氮技术研究综述余健彭聃(中南安全环境技术研究院有限公司，湖北武汉430051)摘要：随着我国经济社会的快速发展，造成城市水污染情况日益加剧。人们的饮水、生态环境需水量等问题随之不断地加重。其中氮元素的污染问题的严重性，使污水脱氮研究成为研究重点。本文主要简述了污水生物脱氮处理的一些新型技术方法及其特性。结合新型污水生物脱氮技术的现状讨论其发展前景。关键词：城市污水；生物脱氮；短程硝化；厌氧氨氧化近年来城市污水的排放严重的影响了城市的绿色发展，每年城市的污水排放量都不断的上升。各级城市的污

2、水处理设施正在建设中，污水处理的压力不断增加，各方面都面临着巨大的挑战。氮素的污染是城市污水污染的主要构成部分。污水中的氮元素的污染主要来源是城市居民产生的生活污水，工厂产生的工业废水和农业生产产生的污水。有报道称，氮素循环中所产生的中间产物如果不及时去除，积累后也会对人类健康和生态环境造成不良影响。污水生物脱氮已经得到了人们的关注，但是如何高效脱氮，依然是现在城市污水处理所面临的巨大的挑战。1传统生物脱氮原理及存在问题传统的生物脱氮技术到目前为止已经发展了近百年，已经成熟的在国内外得到应用。对于传统

3、的生物脱氮，现在人们已经开发出了多种工艺形式，这些工艺主要有：A／O、SBR、氧化沟、Bardenpho与UCT等。这些工艺技术在实际的应用中很广泛。传统的生物脱氮工艺根据其主要的反应过程把它叫做全程硝化反硝化工艺。其中NH。+_州O：一一_+N0，一为硝化过程，这一过程起作用的细菌为硝化细菌；而反硝化过程则是N03-一NO：—，N：，这一过程起作用的细菌为反硝化菌。反硝化细菌为异养型厌氧菌，反硝化细菌的生长需要有机物提供电子供体及能源。由于两种细菌对环境要求的不同，一般硝化和反硝化在时间和空间上相对

4、独立，这也使传统硝化反硝化在生物脱氮技术上存在一些问题和不足：1．1硝化过程中的曝气需要耗损很多的氧气，能耗大；1．2运行过程中需要内、外回流，使运行成本与费用提高；1．3处理设施的基建投资与能耗高；1．4实现污水的完全脱氮的效果，反硝化过程需要投加碳源。有研究认为，该阶段要想顺利进行，只有当C／N>4时。2短程硝化一反硝化工艺2．1短程硝化一反硝化工艺的原理Voet在1975年发现反应过程有HNO：积累，随后创造性的提出了短程硝化反硝化，这是一种生物脱氮的新型工艺技术。脱氮过程中氨被氧化成能N02-

5、和NO，一，这种氧化过程是两个反应过程，理论上就是可以分开进行的。研究发现，NIL一一N0：一起主要作用的是氨氧化菌(AOB)，N02-一NO，一过程起主要作用的是亚硝酸盐氧化菌(NOB)。同时研究还发现反硝化菌的受体可以是N02-或NO，一。这样让两个反应分开就存在了可能性，其脱氮反应过程简化为：NH2一HNOz—N：。荷兰代尔夫特工业大学的Mulder和Kempen于1997年提出并成功的开发了Sharon工艺。Sharon工艺是通过调控反应器内部的环境条件，如DO、温度和pH等有助于AOB生长速

6、率大于NOB，这样便能够富集AOB，又能够达到淘汰NOB的目的，将氨氧化反应产物控制为亚硝酸盐。2．2短程硝化一反硝化的特点及应用该工艺的特点就是尽量的把硝化阶段尽量有效的控制在亚硝化阶段，脱氮过程能够尽可能的遵循NH。+_喇0：一一Nz路径进行。要想使反应控制在亚硝化阶段，反应器中就要有足够的AOB，也就是说要创造适合AOB生活的条件，并且要抑制NOB的生长。废水处理系统是一个复杂的系统，AOB和NOB在生物反应系统中存在着工程关系，而且这种现象非常的普遍。控制反应器的中的一些关键的因素，能够让AO

7、B的生长占优势。这些关键的因素有：温度，pH，DO，进水的水质，HRT及游离的氨等。利用Sharon工艺的原理，两座规模较大的污水处理厂已经在荷兰建成了。但是Sharon工艺在运行中存在一些问题，反应器运行的最适宜温度是(30-40℃)，一般废水的水温为20℃或者是更低的温度。这就限制了Sharon工艺的应用范围。3短程硝化一厌氧氨氧化工艺3．1厌氧氨氧化工艺原理近年来厌氧氨氧化工艺(Anammox)在生物脱氮方面的优势逐渐引起重视。它是由荷兰代尔夫特工业大学的Mulder和VandeGram等于19

8、95年提出的。Anammox工艺的原理是废水中的厌氧氨氧化菌(AAOB)在厌氧的条件下，以N02-为反应的电子受体和以NIL+为电子供体。两者反应最终生成N：实现脱氮的反应过程。其反应过程可表示为：NIL++N02-一N：+2H：OAAOB为严格自养型厌氧的细菌，研究发现对厌氧氨氧化起主要作用的因素有基质浓度(厌氧氨氧化反应最重要的反应基质是NIL+和NO：一)、温度(AAOB的活性在37℃最高)、pH(pH为8．3时反应的活性最高)、DO浓度及有机物等