短程硝化实现方法的研究进展_苏高强

1975年，Voets等发现了硝化过程中亚硝酸盐积累的现象，首先提出了短程硝化反硝化的概念。短程硝化反硝化工艺和传统的脱氮工艺相比，可减少25％的曝气量，节约40％的碳源，缩短反应时间，减少污泥产量，缩小占地面积，节省运行费用等众多优点［1］。短程硝化反硝化工艺中如何使亚硝酸盐积累实现并得到稳定成为人们研究的热点。1短程硝化的过程硝化过程由两种菌体完成，首先氨氧化细菌（AOB）将氨氮氧化成亚硝态氮，然后亚硝态氮在亚硝酸氧化菌（NOB）的作用下氧化成硝态氮。反应式［2-3］如下：2NH4＋＋3O2→2NO2－＋4H＋＋2H2OΔG0＝－700～-480kJ／mol［NH4＋］（1）2NO2－＋O2→2NO3－ΔG0＝－180～-130kJ／mol［NO2－］（2）短程硝化只将反应进行到第一步，而从上述反应可以看出亚硝态氮氧化为硝态氮的反应过程吉布斯自由能小于0，因此在有NOB存在的条件下亚硝态氮很容易被转化为硝态氮。而在水体中两种菌体通常都是同时存在的，因此不容易实现亚硝酸盐的积累。实现短程硝化的方法有很多，总的来说可归结为三类：单因子或多因子控制方法、实时控制方法、纯菌分离与固定化方法。2短程硝化实现的方法短程硝化实现的方法不同，但最终目的都是通过抑制NOB的生长，逐渐将NOB淘洗出去，使得AOB在反应器中占据优势［2］。2．1单因子或多因子控制方法经过研究人们发现AOB和NOB在生理特性上收稿日期：2009-12-07；修回日期：2010-04-07短程硝化实现方法的研究进展苏高强，彭永臻（北京工业大学水质科学与水环境恢复工程重点实验室，北京100124）摘要：短程硝化反硝化工艺和传统的脱氮工艺相比，存在诸多优点，如何实现短程硝化成为当今学者的研究热点。论述了实现短程硝化的3种方法：单因子或多因子控制的方法、实时控制的方法、纯种分离与固定化培养的方法，并指出了各方法的优点和存在的不足。关键词：短程硝化；生物脱氮；实时控制中图分类号：X703.1文献标识码：A文章编号：%1009－2455（2010）03－0009－05Researchprogressofwaystorealizeshort-cutnitrification-denitrificationSUGao-qiang，PENGYong-zhen（KeyLaboratoryofBeijingforWaterQualityScienceandWaterEnvironmentalRecoveryEngineering,BeijingUniversityofTechnology,Beijing100124,China）Abstract：Comparedwithtraditionaldenitrificationprocess,short-cutnitrification-denitrificationprocesshasmoreadvantages,therefore,howtorealizethesaidprocesshasbecomearesearchhotpot.Threewaystorealizeshort-cutnitrification-denitrification:singleorseveralgenescontrol,real-timecontrolandpurestrainseparationandimmobilizedcultivationwerediscussed,meanwhile,theadvantagesanddisadvantagesofthesewayswerealsoindicated.Keywords：short-cutnitrification;biologicaldenitrification;real-timecontrol工业用水与废水INDUSTRIALWATER＆WASTEWATERVol．41No．3Jun.，2010·9·工业用水与废水INDUSTRIALWATER＆WASTEWATERVol．41No．3Jun.，2010存在众多的差异，利用两者的差异创造适宜AOB生长的环境，抑制NOB的生长，从而实现短程硝化。基于上述的机理，人们通过控制温度、溶解氧、pH值、污泥泥龄、投加抑制剂和激活剂中一种或几种因子来实现短程硝化。袁林江等［4］认为生物硝化反应在4～45℃内均可进行，在低温度（12～14℃）或较高温度（30℃以上）NOB的生长就会受到抑制，硝化产物主要是亚硝酸盐。而Balmelle等［5］发现在温度10～20℃的范围内，NOB的活性大，亚硝酸盐的积累率低。Hellinga等［6］认为温度超过25℃时，AOB的生长速率高于NOB的生长速率；Hunik［7］发现在35℃时AOB的最大比增长速率（1d－1）是NOB最大