氧化沟同时硝化反硝化的生物脱氮机理_周少奇

氧化沟同时硝化反硝化的生物脱氮机理周少奇1,　范家明1,　吴宋标2,　黄庆明1,　银玉容1,　史　伟1(1.华南理工大学环境科学工程系,广州　510640;　2.中国石化广州分公司污水处理厂,广州　510726)摘　要:氧化沟是一种得到广泛应用的有机废水生物反应器,简要介绍了氧化沟生物废水处理技术的特点和典型工艺,并就氧化沟的硝化反硝化脱氮功能和同时硝化反硝化进行了讨论,运用电子计量学方法,推导并讨论了同时硝化反硝化反应的计量方程式。关键词:氧化沟;　废水生物处理;　同时硝化反硝化;　电子计量学中图分类号:X17　　文献标识码:A　　文章编号:1003-6504(2002)06-0003-03　　氧化沟(Oxidationditch),又名连续循环曝气器(continuousloopreactor),是延时曝气活性污泥法的一种变形。氧化沟最初应用于荷兰,由于该工艺造价低,易维护,管理方便,而且处理效果好而稳定,因此很快在世界各国得到广泛应用,如今,它已成为一种重要的污水生物处理技术,不仅用于城市污水处理,而且用于工业污水的生化处理。近年来,生物脱氮被公认为是目前废水脱氮处理中经济、有效的方法之一。生物脱氮包括硝化和反硝化两个阶段,分别由硝化菌和反硝化菌完成,即硝化反应在好氧条件下自由养菌完成,反硝化反应在厌/缺氧条件下由异养菌完成。近几十年来,尽管生物脱氮技术有了很大发展,但硝化和反硝化仍然是在两个独立的或分隔的具有不同DO浓度的反应器中进行,或者是在时间或空间上造成交替缺氧和好氧环境的同一个反应器中进行,一个过程分成两个系统,条件控制复杂,两者难以在时间和空间上统一,脱氮效果差,设备庞大,投资高。显然,如果两个过程能够在同一个反应器中同时进行,则可节省更多的占地面积,还可避免NO-2氧化成NO-3及NO-3再还原成NO-2这两个多余的反应,从而可节省约25%的O2和40%以上的有机碳;另外,微生物硝化过程中好氧、耗碱度、无需COD,而反硝化过程则与之相反并互补:厌氧、产生碱度、需消耗大量的COD[1]。所以,如能在同一个反应器中实现同时硝化、反硝化并达到两个过程的动力学平衡,将大大简化生物法脱氮的工艺流程、提高生物脱氮的效率,并节省投资。为此国内外正在积极研究开发能同时硝化反硝化(SimultaneousNitrification-Denitrification-SND)的生物脱氮技术。研究成果表明:氧化沟具有较好的同时硝化反硝化脱氮功能。本文就其SND脱氮的机理进行较深入的探讨。基金项目:广州市环保示范性研究项目资助作者简介:周少奇(1965-),男,博士后,教授。1996～1997年在香港大学土木系环境工程学科作博士后,已发表论文近70篇。1　氧化沟的类型与特点[2～8]氧化沟技术自问世以来,经过几十年的发展和改进,在工艺、构造、曝气设备上都有很大的发展和进步。推出了不同类型的氧化沟,如:奥伯尔(orbal)氧化沟、卡罗塞(carrousel)氧化沟、射流曝气氧化沟、帕斯维氧化沟、跌水曝气氧化沟。氧化沟的基本特性如下:(1)强的完全混合能力保持完全混合的前提是在沟中流速为0.3m/s的情况下,循环于渠道中的水量可能是进水量的30～50倍,而数量相当于进水量的出水连续不断地从溢流堰排出。与此同时,进水与渠道中的混合液混合,从而得到大规模的稀释,具有完全混合式的特点。(2)沟中的推流运动氧化沟的某些沟段局部发挥推流式操作的特点和长处,在某个沟段混合液的溶解氧含量可减少至零或接近零,这样可促进反硝化作用。反硝化的程度取决于混合液固体的内源呼吸率