短程硝化-反硝化.doc

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1、长期以来无论是在废水生物脱氮理论上还是在工程实践中，都一直认为要实现废水生物脱氮就必须使经历典型的硝化和反硝化过程才能安全地被除去，这条途径也可称之为全程(或完全)硝化—反硝化生物脱氮。实际上从氮的微生物转化过程来看，氨被氧化成硝酸是由两类独立的细菌催化完成的两个不同反应,应该可以分开。对于反硝化菌,无论是还是均可以作为最终受氢体，因而整个生物脱氮过程也可以经→→这样的途径完成。早在1975年Voet就发现在硝化过程中积累的现象并首次提出了短程硝化—反硝化生物脱氮(Shortcutnitrification—denitrification，也可称为不完全或称简捷硝化

2、—反硝化生物脱氮)，随后国内外许多学者对此进行了试验研究。这种方法就是将硝化过程控制在阶段而终止，随后进行反硝化。已有研究大多基于小型反应器内的间歇悬浮生长工艺[[]马勇,王淑莹,曾薇,等.A/O生物脱氮工艺处理生活污水中试(一)短程硝化反硝化的研究[J].环境科学学报,2006,26(5):703-709.]，对氮的去除率偏低[[]韩燕.生物接触氧化工艺去除氨氮试验研究[J].山西建筑,2005,31(3):167-168.]，对接触氧化系统中进行常温下短程脱氮工艺的研究较少。短程生物脱氮具有以下特点[[]BaeW,ChungJW.Ashortcutbiologi

3、calnitrogenremovalinabiofilmreactorbysuppressingnitriteoxidation[J].J.Biodegradation,2002,10:349-356.、[]TurkO,MavinicDS.Maintainingnitritebuild2upinasystemacclimatedtofreeammonia[J].J.WaterRes.,1989,23(11):1383-1388.]：①对于活性污泥法，可节省氧供应量约25%，降低能耗；②节省反硝化所需碳源40%，在C/N比一定的情况下提高TN去除率；③减少污泥生成量可

4、达50%；④减少投碱量；⑤缩短反应时间，相应反应器容积减少。因此这一方法重新受到了人们的关注。短程硝化的标志是稳定且较高的积累即亚硝酸化率较高[/(+)至少大于50%以上]。在不对氨态氮氧化产生较大影响的前提下，抑制亚硝酸盐的氧化过程，获得稳定的亚硝酸盐积累，是成功实现短程硝化反硝化工艺的关键。影响亚硝酸积累的因素主要有温度、pH、氨浓度、氮负荷、DO、有害物质及泥龄。①温度。生物硝化反应在4～45℃内均可进行，适宜温度为20～35℃，一般低于15℃硝化速率降低，并且低温对硝化产物及两类硝化菌活性影响也不同。12～14℃下活性污泥中硝酸菌活性受到更严重的抑制，出现积

5、累。15～30℃范围内，硝化过程形成的亚硝酸可完全被氧化成硝酸。温度超过30℃后又会出现积累。②　pH。随着硝化反应的进行，硝化过程产生的酸使废水pH不断下降。亚硝酸菌要求的最适pH在7～8.5之间，硝酸菌为6～7.5。反应器中pH低于7则整个硝化反应会受到抑制。pH升高到8以上，则出水浓度升高，硝化产物中亚硝酸比率增加，出现积累。③　浓度与氮负荷。废水中氨随pH不同分别以分子态和离子态形式存在。分子态游离氨(FA)对硝化作用有明显的抑制作用，硝化杆菌属比亚硝化单胞菌属(硝化过程中常见的两个菌属)更易受到FA的抑制，0.6mg/L的FA几乎就可以全部抑制硝酸菌的活性

6、，从而使氧化受阻，出现积累。只有当FA达到5mg/L以上时才会对亚硝酸菌活性产生影响，当达到40mg/L才会严重抑制亚硝酸的形成。pH升高，FA浓度增大，造成积累。另外氨氮负荷过高时，在系统运行初期有利于繁殖较快的亚硝酸菌增长，使亚硝酸产生量大于氧化量出现积累。进水负荷过大所造成的积累也与水中总氨氮中FA浓度增加有关，冲击负荷也会造成积累。④　DO。亚硝酸菌和硝酸菌均是绝对好氧菌,在生物膜和活性污泥反应器中当膜的厚度和污泥颗粒的尺度较大时，形成氧扩散梯度。一般认为至少应使DO在0.5mg/L以上时才能很好地进行硝化作用，否则硝化作用会受到抑制。降低溶氧对氨氧化影响不

7、大，但对亚硝酸氧化有明显阻碍，产生积累。⑤　有害物质。硝化菌对环境较为敏感。废水中酚、氰及重金属离子等有害物质对硝化过程有明显抑制作用。相对于亚硝酸菌，硝酸菌对环境适应性慢，因而在接触有害物质的初期会受抑制，出现亚硝酸积累。⑥　泥龄。亚硝酸菌的世代较硝酸菌短，在悬浮处理系统中若泥龄介于硝酸菌和亚硝酸菌的最小停留时间之间时，系统中的硝酸菌会逐渐被“淘洗”掉，使亚硝酸菌成为系统中优势硝化菌，硝化产物以为主。短程硝化的维持虽然很多因素会导致硝化过程中亚硝酸积累，但目前对此现象的理论解释还不充分，认识有所不同，长久稳定地维持积累的途径还有待探索。Anthonisen在试