亚硝化控制技术的研究现状与动向_乔启成

口.文章编号:1004一2704(2005)05一1004一30}愿te杰:e.然p。酬.亚硝化控制技术的研究现状与动向乔启成,杨燕舞,王立章(中国矿业大学环境与测绘学院,江苏徐州221008)摘要:本文依据可持续污水处理概念,综述了当前实现亚石削七控制技术的研究现状,分析了存在的问题,并介绍了该领域的研究动向。关键词:亚硝酸盐;亚硝化;脱氮;可持续处理工艺中图分类号:X703文献标识码:AActualityandMovementoftheStudyonMaintainingShort一CutNitriifCationQIAOQi一cheng,YANGYan一wu,WANGLi一zhang(CollegeofEnvironmentandSPatialInformaties,ChinaUniversityofMiningandTeehnology,Xuzhou221008,China)Abstract:Dependingonthenotionofsustainablewastewatertreatment,thetextsummarizedtheactualityofthestudyonmaintainingshort一eutnitriifeation,analyzedProblemsoftheProcesseontrolandintrodueeditsmovements.Keywords:NOZ一N;short一eutnitriifeation;denitriifcation;teehnologyofsustainablewasteWatCftreatmelt随着工农业生产的发展和人民生活水平的提高,含氮化合物的排放量急剧增加,已成为环境的主要污染源。而传统的硝化一反硝化生物脱氮工艺能耗大,每硝化lgNH;一N要耗氧4.579,每反硝化lgN03一N要消耗碳源2.86gCOD。因此,急需开发可持续污水处理工艺来解决这一问题。郝晓地,钱易〔`」等人提出,可持续污水处理工艺就是朝着最小的COD氧化、最低的COZ释放、最少的剩余污泥产量以及实现磷回收和处理水回用等方向努力的新型污水处理工艺。这就要求污水处理不仅仅是满足单一的水质改善,同时还要考虑污水及所含污染物的资源化、能源化问题,且所采用的技术必须以低能量消耗、少资源损耗为前提。以这一思路为指导,生物脱氮工艺的研发应集中在能耗和化学药剂耗用量低、紧凑而高效、基建及运行费用低和脱氮效率高等方面。近年来出现了一批新型脱氮工艺〔2〕,大体可以分为短程硝化反硝化和同步硝化反硝化,如sHARoN、ANAMMox、oL八ND和CANON等,它们都力求缩短生物脱氮中氮元素的转化途径,其共同点是在脱氮过程中仅仅先将氨氮氧化成亚硝酸氮,然后进行短程反硝化或同步反硝化,这一过程大大节约了碳源、能耗以及基建和运行费用。可见,亚硝化阶段控制已成为新工艺能否正常运行的瓶颈,这无疑是对可持续污水处理工艺的极大推动。1亚硝化控制技术的研究现状及存在问题1.1亚硝化控制技术的研究现状目前,研究主要集中在基于硝酸菌和亚硝酸菌对环境因素的敏感程度差异,通过控制环境因素实现亚硝酸盐的筛选、积累。如国外荷兰Delf大学的Hwllinga等[,〕提出了SHARON工艺,此工艺就是利用温度差异实现亚硝酸盐的积累;国内的袁林江3[]、徐冬梅4j[、左剑恶5[]、张小玲圈等也分别在控制温度、pH值、游离氨浓度(FA)、oD等方面实现了亚硝酸盐的积累。具体控制见表1。1.2亚硝化控制技术存在的问题1.2.1就可持续污水处理理念来说。上述某些控制技术还不能达到可持续污水处理的工艺要求。如sHAROM工艺在处理水量较大的城市污水和绝大多数工业废水时,维持30一35℃的水温几乎无法实现;通过添加抑制剂筛选亚硝酸菌,但抑制剂如氯酸钠、酚、FA等,不仅造成资源的浪费,增加处理成本,还可能会引起二次污染:在整个硝化过程中,pH是不断降低的,要使系统维持在较高的pH条件下,需投加一定量的碱,增加了运行费用。1.2.2对于溶解氧的影响来说jS[。首先低溶解氧会使硝收稿日期:2005一05一07第一作者简介:乔启成(1983一),男,安徽安庆人,中国矿业大学环境工程专业在读硕士研究生,主要研究方向为水污染控制。,,技术}“0”}“”一___二4’I.}惠t。杰er伙p。嘿化速率降低,硝化反应整体时间会变化,从而增大反应器体积,使基建投资提高,并且低溶解氧状态下,活性污泥易解体和发生丝状膨胀。另外,低溶解氧对氮以外的其它污染物去除效果有一定影响。1.2.3对于低温的反应系统从下式93[可以看出,温度越低,微生物增殖越慢,相应酶促反应也会降低,增大反应器内的水力停留时间,从而会影响反应器内OCD以及氨氮的去除效率。表1亚硝化各控制因素的控制条件和机理