生物脱氮新技术_廖文贵

2佣2年第八期中国水污染防治技术装备论文集ColleetinosofPa沐rsforChinesew幽姗pollutinoControl介d川oloygand匆uiP叮佬nt生物脱氮新技术廖文贵《天津城建学院)摘要:本文对亚硝酸型、厌氧氨化、同时硝化反硝化(CN)D等生物脱氮新技术进行了综述,重点介绍了工艺的原理和特点。关键词:生物脱氮技术;硝化;反硝化传统生物脱氮途径一般包括硝化和反硝化两个阶段,硝化和反硝化反应分别由硝化菌(自养菌)和反硝化菌(异养菌)作用完成。由于对环境条件的要求不同,硝化和反硝化不能同时发生,只能在两个反应器或序批式进行,即硝化反应发生在好氧条件下,反硝化反应发生在厌氧条件下,由此而发展起来的生物脱氮工艺大多将好氧区与缺氧区分开,形成分级硝化反硝化工艺。硝化过程又分为将NH奋氧化成NO玉进而将NO玉氧化成NO;两步,形成全程硝化反硝化工艺。然而,生物脱氮技术的新发展,却突破了传统的认识,出现了一些新技术和新工艺川。1亚硝酸型生物脱氮技术【,’一`711.1亚硝酸型生物脱氮的概念与特点亚硝酸型生物脱氮又叫短程硝化一反硝化生物脱氮或简捷硝化一反硝化生物脱氮。传统的生物脱氮认为,必须使NH二经历典型的硝化反硝化过程,即全程硝化反硝化过程:NH;一No玉一NO玉一NO三一NZ。所谓亚硝酸型生物脱氮或短程硝化反硝化,就是将硝化过程控制在NHO:阶段而终止,随后进行反硝化:NH;一Nq一NZ。传统的生物脱氮之所以要将NH;完全氧化成NHo3后再进行反硝化,最主要的原因是:硝化菌氧化NO玉利用的能量只是亚硝化菌利用能量的l4/一l5/,要达到相同的能量(两类细菌生长平衡),硝化菌氧化Nq量必须达到亚硝化菌氧化NH二量的4一5倍,因而在稳态下不会有NHO:积累,NH;会被氧化成NO玉。由此可见,实现亚硝酸型生物脱氮或短程硝化反硝化的关键在于将NH;氧化控制在NO玉阶段,阻止Nq进一步氧化,使其积累,然后直接进行反硝化。近些年来在这方面的研究取得了进展,即控制运行条件对硝化过程进行选择性影响。亚硝酸型生物脱氮具有以下特点:(1)需氧量减少了25%,可降低能耗;(2)反硝化过程中有机碳需要量减少40%左右,在C用比一定情况下可提高NT的去除廖文贵:生物脱氮新技术率或有利于高氮低碳的废水处理;(3)减少污泥生成量可达40%;(4)减少投碱量;()5缩短反应时间,减少反应器容积。由此可见,这一方法受到人们重视,特别对于焦化、石化、化肥以及垃圾渗滤液高氛氮低碳源废水的生物脱氮处理具有重要意义。1.2亚硝酸型生物脱氮工艺虽然影响亚硝酸积累的因素很多,但是要将NH;氧化成功地控制在亚硝酸盐阶段并非易事。目前有代表性的工艺有:l·2·l高温亚硝酸型脱氮工艺(sH^RoN工艺)161.1,l该工艺采用完全混合反应器,适合处理高温高浓度含氨废水(》som叭)。其巧妙之处在于成功利用了高温(30℃一35℃)下硝化菌的生长速度明显低于亚硝化菌的生长速度,因此通过温度和水力停留时间就可以自然淘汰掉硝化菌,使反应器中亚硝化菌占绝对优势,使NH;氧化控制在Nq阶段,并通过间歇曝气达到反硝化脱氮的目的。由于在高温下亚硝化菌对氨有较高的转化率,无需特别的污泥停留,缩短了HRT。当然在较高温度下实现短程硝化反硝化,对大多数污水是不现实的,但对焦化、煤气、化肥、垃圾渗滤液等高温高氨低碳源废水的处理是合适的。1..22低00亚硝酸型脱氮工艺(OLAND工艺)该工艺的关键是控制o,将NH;仅氧化到Nq阶段,再以NH二为电子供体,以NO玉为电子受体,进行氨厌氧氧化反应产生NZ。反应式为:0.5NH二+o·7502一0.5No玉+0.5H2o+H+0.5NH二+0.5NO玉一o·SN:t+HZo+)—NH二+0.750:一o.SN:t+1.SHZo+H+研究表明:低DO下亚硝化菌增殖速率加快,补偿了由于低氧所造成的代谢括动下降,使得整个硝化过程的氨氧化未受到明显影响。低氧下亚硝酸大量积累是由于亚硝化菌对溶解氧的亲和力较硝化菌强(亚硝化菌的氧饱和常数为.02一0.4m妙,硝化菌的为1.2一1.5m留)L。OLAND工艺就是利用这两类菌动力学特性的差异,实现了汰洗硝化菌,使亚硝酸大墩积累的目的。西安建筑科技大学的研究成果sjI也证明:在进水氨浓度为30m妙时,将00控制在.05一1.om叭,Nq积累率稳定在80%以上,NH;去除率可达o%以上,即使降低进水氨氮浓度也不会影响亚硝酸的稳定积累。研究还表明,低以)下亚硝化菌的数量比高00时增加了约3倍,而硝化菌的数量减少了40%,亚硝化菌变成优势菌种,因此进一步证实了低D()短程硝化是通过两类硝化菌的竞争选择促使其数量和活性发生改变所致。该工艺的特点有:(1)无需外加有机碳作电子供体,这对高氨低碳源废水的脱氮特别有利;厚文