一种新型生物脱氮工艺_SHARON_ANAMMOX组合工艺_左剑恶

一种新型生物脱氮工艺———SHARON-ANAMMOX组合工艺左剑恶　蒙爱红　　提要　首先,分别介绍了两种新近出现的生物脱氮工艺———SHARON和ANAMMOX工艺的基本原理和研究现状。然后,介绍了SHARON-ANAMMOX组合工艺的原理与特征,并展望了这种工艺在中国的发展前景。关键词　生物脱氮工艺　SHARON工艺　ANAMMOX工艺　SHARON-ANAMMOX组合工艺　　传统的先硝化后反硝化的生物脱氮工艺一直是国内外广泛采用的废水脱氮工艺,如A/O工艺、A2/O工艺等,都能有效地去除废水中的氮[1]。但是,传统的生物脱氮工艺都普遍存在着基建投资和运行费用较高、运行控制较为复杂等不足。其基本原理是首先将废水中的NH3-N转化为NO-2-N再氧化为NO-3-N,然后再将NO-3-N转化为NO-2-N,最终转化为氮气(N2)。因此,在传统的生物脱氮工艺中,废水中的N经历了从其最低的-3价到最高的+5价,然后再逐渐回到0价的一个长而复杂的过程。前一过程即硝化过程,是由两类自养型硝化细菌完成的,分别被称为亚硝化细菌或氨氧化细菌(本文中称氨氧化细菌)和硝化细菌或亚硝酸盐氧化细菌(本文中称硝化细菌。有学者认为,在自然界中还未发现有任何一种细菌可以直接将氨氮氧化为硝酸盐[2])。它们都是自养型细菌,生长缓慢,硝化过程还会产生H+而导致系统pH下降,需要投加致碱物质来维持合适的pH;后一过程即反硝化过程,由另一类异养型反硝化细菌完成,在其将氧化态氮(NO-3-N或NO-2-N)还原的过程中需要利用有机物作为电子供体,消耗一定的有机物。由此看出,传统的生物脱氮工艺流程长、控制复杂、运行费用高,影响了其实际应用。最近,一些新的研究表明自然界中存在着多种新的氮素转化途径,如好氧反硝化(aerobicdenitrifi-cation)[3～5]、异养硝化(heterotrophicnitrifica-tion)[4]、厌氧氨氧化(anaerobicammoniumoxida-tion)[6]或者由自养硝化细菌引起的反硝化(denitri-ficationbyautotrophicnitrifyingbacteria)等[7]。对这些新的氮素转化途径的研究又导致了多种新型生物脱氮工艺的出现,如:SHARON[8],ANAMMOX[6]和OLAND[9]等。与传统生物脱氮工艺不同的是,这些工艺都力求缩短N素的转化过程,如;SHARON工艺是将硝化过程控制在亚硝化阶段,直接从NO-2-N进行反硝化;ANAMMOX工艺则是在厌氧条件下利用NH+4作为电子供体将NO-3-N或NO-2-N转化为N2;OLAND工艺则是在溶解氧受限制的条件下将废水中的部分NH3-N氧化成NO-2-N,然后利用NO-2作为电子受体将剩余的NH3-N氧化成N2。国内外已有学者对上述新的氮素转化途径和新型生物脱氮工艺进行了综述[2,9～12]。从中可知,SHARON与ANAMMOX的组合工艺是目前最简捷的一种生物脱氮途径,也最有可能在实际工程中得以实现,因此本文将首先分别介绍SHARON工艺和ANAMMOX工艺的基本原理及其研究应用的现状,然后对二者的组合工艺进行介绍,并对其在我国的应用前景进行展望。1　SHARON工艺1.1　SHARON工艺的提出SHARON(SinglereactorforHighactivityAm-moniaRemovalOverNitrite)工艺是荷兰Delft技术大学开发的一种新型的脱氮工艺[3]。其基本原理是在同一个反应器内,先在有氧条件下,利用氨氧化细菌将氨氧