短程硝化反硝化生物脱氮技术的研究进展_李亮

124NORTHERNENVIRONMENT短程硝化反硝化生物脱氮技术的研究进展李亮1,李燕1,纪志国2(1.中国矿业大学江苏省资源环境信息工程重点实验室,徐州221116;2.神华宁煤集团煤化工分公司,银川750411)摘要:短程硝化反硝化生物脱氮技术与传统的脱氮技术相比具有节省碳源,能耗低,污泥产量少等优点,技术的关键在于如何使硝化反应停止在HNO2阶段,出现亚硝酸盐积累后如何维持其长期稳定存在。简要介绍了原理与技术优势,并详细分析了短程硝化反硝化的影响因素和控制途径,最后提出了该技术存在的问题和未来的发展趋势。关键词:短程硝化反硝化;亚硝酸盐积累;影响因素;控制途径中图分类号:X-1文献标识码:A文章编号:1007-0370(2011)04-0124-02在我国,随着国民经济的增长和人民生活水平的提高,未经处理或未经适当处理的含氮废水大量排入江河,在一定条件下可使水体中的溶解氧耗尽,影响鱼类和其他水生动植物的生存,同时也促进藻类繁殖,造成了越来越严重的水体富营养化等问题。短程硝化反硝化脱氮比的脱氮技术优势很多,是国内外专家研究的重点。对影响短程硝化反硝化的因素以及实现和维持短程硝化反硝化的工艺控制参数进行了大量的研究。1优势:原理、技术短程硝化反硝化是指对硝化过程控制在NO-2阶段,使其不在进一步氧化成为NO-3,用NO-2直接作为电子最终受氢体进行反硝化[1]。对于相对传统的硝化反硝化,短程硝化反硝化具有以下优点[2]:耗氧节省约25%,能耗更低,节省反硝化碳源约40%,在C/N值一定的情况下能提高对TN的去除率;减少污泥生成量约50%;减少硝化过程碱的需求量;反应时间短,可减少反应器容积。短程生物脱氮技术的关键在于如何使硝化反应停止在HNO2阶段,出现亚硝酸盐积累后如何维持其长期稳定存在。2影响因素亚硝酸型生物脱氮实现的过程途径,就是对亚硝酸盐氧化菌和氨氧化菌两种硝化菌产生不同作用的微生物生命活动影响因素,主要的影响因素有pH值、游离氨、泥龄、溶解氧、温度和有毒物质等。2.1温度影响关于于影响短程硝化温度的说法,目前没有统一的意见。袁林江等[3]认为,12℃～14℃下,亚硝酸盐氧化菌活性受到严重影响,出现抑制情况,HNO2开始积累;15℃～30℃的时候,亚硝酸盐可完全被氧化为硝酸盐;温度超过30℃时,又出现HNO2积累情况,郑平等[4]认为,高于20℃时,亚硝酸菌的最大比生长,就会超过硝酸菌,并且随着温度的升高,相差就越大。因此,温度要控制以内,以上就会出现亚硝酸盐的积累。Hellinga等[5]认为,20℃以下,硝酸菌的生产速率大于亚硝酸菌,亚硝酸菌产生的亚硝酸盐很容易被硝酸菌继续氧化成硝酸盐,在这个温度范围运作的传统工艺生物脱氮,只能进行全程硝化一反硝化反应。考虑温度升高所需能耗以及高温下影响反应速率,认为操作温度以30～35℃为宜。2.2pH值亚硝化菌对pH值特别敏感,pH值是亚硝酸硝化的一个决定因素。亚硝化菌和硝化菌适宜生长的pH值范围有所差异,分别为7.0～8.5和6.5～7.5。混合体系中,亚硝酸菌和硝酸菌ph值分别在8、7附近,根据亚硝酸菌和硝酸菌适宜pH值的差异,分别调控反应系统的pH值,可以取得控制硝化类型及硝化产物的效果。于德爽等[6]在(20℃～30℃)中温条件下,控制其进水的ph值达到7.5～8.8,实现亚硝态氮的积累过程,并且让亚硝化率达到95%以上。支霞辉,王红武等[7],通过实验,对常温下生活废水短程硝化反硝化生物脱氮的研究表明,亚硝酸菌比硝酸菌更能适应高温,常温条件下,控制进水中pH值以及氨氮浓度,实现短程硝化反硝化。最佳pH值>8.5,游离氨对硝酸菌产生抑制的浓度是0.724mg/L,大于该值时会抑制硝酸菌的生长,而不抑制亚硝酸菌。2.3溶解氧亚硝酸菌、硝酸菌是好氧菌,在活性污泥和生物膜反应器中,污泥絮体的尺度,膜的厚度较大时,便形成对氧扩散梯度。普遍认为溶解氧浓度在0.5mg/L以上时,才能很好地进行硝化作用,不然硝化作用会受到抑制。Laanbroek等[8]研究表明,由于亚硝酸菌对DO的亲和力和耗氧速率均较硝酸菌强导致低DO下亚硝酸菌大量积累,硝酸菌:1.2～1.5mg/L,亚硝酸菌氧饱和常数一般为:0.2～0.4mg/L。在低DO下,两种菌的增殖速率均有不同程度下降,当DO为0.5mg/L时,硝酸菌不超过正常的30%,亚硝酸菌增殖速率为正常的60%。淘汰硝酸菌,可以充分利用这两类菌动力学特性的差异。高大文等[9～10]:25℃～27℃温度下,采用实时控制曝气运行方式,研制开发了一种新型的短程生物脱氮工艺,从而提高了硝化、反硝化速率,达到了降低运行成本的目的。2.4游离氨能够抑制硝酸菌和亚硝酸菌的游离氨浓度分别为0.1～1.0mg/L和l0～150mg/L。当浓度位于这两者之间时