废水生物处理工艺短程硝化反硝化影响因素探讨.pdf

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1、第32卷第1期东北电力大学学报V01．32．No．1JournalOfNortheastDianliUniversityFeb．，20122012年2月文章编号：1005—2992(2012)01—0061—05废水生物处理工艺短程硝化反硝化影响因素探讨杨目光，张兰河，刘强(1．东北电力大学化学工程学院，吉林吉林132012；2．哈尔滨工业大学市政环境工程学院，哈尔滨150090)摘要：通过介绍短程硝化反硝化的脱氮机理，分析了温度、DO、游离氨(FA)浓度、pH、泥龄等对短程硝化反硝化效能的影响。短程硝化阶段反应温度控制在较低温度(12oC—l4℃)或在30℃以上，DO控制

2、在0．5mg／L，游离氨浓度控制在1．0—5．0mg／L，pH值维持在8左右，泥龄控制在氨氧化菌的世代周期和亚硝酸盐氧化菌的世代周期之间(11天至15天)，易实现亚硝酸盐的积累。关键词：生物脱氮；短程硝化反硝化；机理分析中图分类号：X703．1文献标识码：A氮元素的累积是导致水体富营养化的主要因素之一，随着氮素污染的加剧和人们环保意识的增强，废水脱氮技术已经引起世界各国的普遍关注。氮在废水中以分子态氮、有机态氮、氨态氮、硝态氮、亚硝态氮以及硫氰化物和氰化物等多种形式存在，而氨氮是最主要的存在形式之一。目前氨氮废水的处理方法很多，主要分为两大类：物理化学法和生物脱氮法。在低浓

3、度有机废水处理过程中，生物脱氮技术与其他脱氮技术(如物理法，化学法等)相比，具有工艺简单，运行成本低等优点。随着生物脱氮理论研究的不断深入，废水生物脱氮技术取得了快速发展，出现了一些废水生物处理脱氮新工艺，如短程硝化一反硝化(Sharon)工艺⋯、短程硝化一厌氧氨氧化(Sharon—Anammox)工艺J、好氧反硝化工艺j、基于亚硝酸盐的全自养型脱氮(Canon)工艺、氧限制自养型硝化一反硝化(Oland)工艺等。本文主要介绍生物脱氮处理工艺中影响短程硝化一反硝化的一些因素，分析了温度、DO浓度、FA、pH值、泥龄等对生物脱氮工艺实现短程硝化反硝化的影响。1短程硝化反硝化的

4、机理长期以来，人们通常认为实现废水的脱氮，必须使NU；一N经历典型的硝化和反硝化过程。但是对反硝化细菌进行研究之后，发现无论是NO2-一N还是NO；一N，均可以作为最终的受氢体。若硝化阶段控制在NO；一N阶段，这样不仅可以简化脱氮反应的历程，而且能够达到节约能源和减少外加碳源的目的。短程硝化反硝化生物脱氮工艺是基于上述思想而提出的，主要采取措施抑制硝酸菌的活性，把硝化阶段控制在亚硝酸阶段，使整个生物脱氮过程通过NH4一N0—N：途径完成。与全程硝化反硝化相比，短程具有如下优点J：(1)在硝化阶段可以节约25％左右的需氧量，降低能耗；收稿日期：2011—12一O2基金项目：东

5、北电力大学博士科研启动基金(BSJXM～200710)作者简介：杨日光(1954一)，男，吉林省吉林市人，东北电力大学化学工程学院副研究员，主要研究方向：化学分析与生物工程62东北电力大学学报第32卷NH4一N+1．502一NO；一N+H20+2H短程硝化NH4一N+202NO—N+H20+2H全程硝化(2)在反硝化阶段，减少了40％的有机碳源，在碳氮比一定的情况下，能提高对TN的去除率；6N02-一N+3CH3OH+3C02N2+6HC03-+3H20短程反硝化6N03-一N+5CH3OH+3C02—N2+6HC03-+7H20全程反硝化(3)NO；一N的反硝化速率比NO

6、；一N的反硝化速率高63％；(4)短程硝化反硝化在硝化过程中可减少产泥24％一33％，在反硝化过程中可减少产泥50％：(5)缩短了反应过程，使反应时间缩短，可减少反应器的容积，降低了投资运行费用。2影响因素短程硝化的标志是具有稳定和较高浓度的NO；一N积累，如何控制硝化反应停止在NO；一N阶段是实现短程硝化的关键。因此，控制对硝酸菌和亚硝酸菌产生不同作用的影响因素，可以影响硝化形式，从而实现亚硝酸盐积累。影响亚硝酸积累的因素主要有温度、DO、FA浓度、pH、泥龄等。2．1温度温度对生物反应有很大影响。袁林江等认为生物硝化反应适宜温度为20℃一300【=。在12c【=一14℃

7、时，活性污泥中亚硝酸盐氧化菌受到严重的抑制，出现，HNO：的积累；15℃一30℃时，硝化过程形成的亚硝酸可完全氧化成硝酸；温度超过30cC后又出现HNO的积累。在一定温度范围(5℃一4O℃)内，硝化菌最大生长速率与温度之间的关系可用修正的阿累尼乌斯方程‘73来描述：rE。(20一t)]⋯m“m20甑Pl一丽J，L式中：为温度f℃时微生物最大比增长速率，d～；／z．a。为标准温度(20oC)时微生物最大比增长速率，d～；E。为反应活化能，kJ／mol；为气体常数，8．314J／(mol·K)。根据式(1)，硝化细菌的