加入NO-2气体的脱氮新工艺

国外科技加入NO2气体的脱氮新工艺孟了1,陈石1,IngoSchmidt2(1.深圳市下坪固体废弃物填埋场,广东深圳518047;2.UniversityofBayreuth,Depart2mentofMicrobiology,Bayreuth3095447,Germany)中图分类号:X703.1文献标识码:D文章编号:1000-4602(2004)09-0104-03NewProcesswithAdditionofNO2forNitrogenRemovalMENGLiao1,CHENShi1,IngoSchmidt2(1.ShenzhenXiapingMunicipalSolidWasteLandfillSite,Shenzhen518047,China;2.DepartmentofMicrobiology,UniversityofBayreuth,3095447Bayreuth,Germany)基金项目:建设部科研攻关项目(03-2-049)欧洲有一种处理高浓度氨氮废水的新方法,它利用亚硝化菌在有微量NO2气体存在下的反硝化能力来脱氮,不仅高效,而且易实施,又可节约溶解氧和反硝化所需之碳源,是一种有应用前景的脱氮新工艺。1原理传统硝化反硝化利用硝化菌将氨氮转化为硝酸盐,然后通过反硝化菌将硝酸盐转化为氮气。当有微量NO2气体存在时,亚硝化菌中的Nitrosomonaseutropha以亚硝酸盐作为电子受体进行反硝化。具体反应过程见以下各式[1]。硝化:3NH+4+3O2→N2+4H2O+NO-2+4H+(1)反硝化:NO-2+H++3[H]→0.5N2+2H2O(2)总反应:3NH+4+3O2+3[H]→1.5N2+3H++6H2O(3)由式(1)～(3)可知,加入NO2后的硝化过程中大约只有30%的氨氮转化为亚硝酸盐,其余则以氮气形式逸出,因此整个过程可节约溶解氧约50%,节省碳源约80%。2研究成果211实验室研究Schmidt等[2～4]首先考察了NO和NO2浓度对Nitrosomonaseutropha活性的影响,发现在好氧条件下,当通入的NO浓度>10mg/L时对Nitrosomonaseutropha的活性产生了抑制,而通入的NO2浓度>100mg/L时未对该细菌的活性产生抑制作用。然后又研究了不同溶解氧条件下NO2浓度对亚硝化菌活性的影响。发现在好氧条件下(DO=8mg/L),当NO2浓度为100mg/L时Nitrosomonaseutropha的活性最强,达到了(1406±71)μmolNH+4/(g蛋白质·h);在限氧(DO=0.08mg/L)和厌氧条件下,当NO2浓度为25mg/L时其活性最强,分别为(367±18)和(129±7)μmolNH+4/(g蛋白质·h)。212中试研究2.2.1NO2系统与膜生物反应器联用IngoSchmidt等人向膜生物反应器中通入微量的NO2气体,并进行了不同高氨氮废水处理的中试研究。发现膜生物反应器和NO2系统联用至少具有以下优点:微量的NO2气体对硝化菌和氧化有机·401·中国给水排水2004Vol.20CHINAWATER&WASTEWATERNo.9物的异养菌有很强的抑制作用,确保了亚硝化菌在活性污泥中占主导地位,从而可以实现亚硝化菌的反硝化功能。①处理烟气洗涤废水Ingo利用膜生物反应器对烟气洗涤废水进行了长达18个月的中试研究,规模为5m3/d,初始氨氮负荷为2kg/(m3·d),废水首先进入一个3m3的硝化反应池,然后进入0.5m3的反硝化池。在硝化反应池中设有膜组件(用于泥水分离),曝气量为55L/min,同时通入100mg/L的NO2气体。试验中发现,氨氮负荷从2kg/(m3·d)逐渐提高到3.6kg/(m3·d),整个试验期间出水氨氮出现了两次异常情况:在第80天时由于硝化池的搅拌机出现故障,导致氧和NO2供给不均,使出水氨氮急剧上升;在第100～112天时人为停止了NO2供应,出水氨氮浓度升高,且在第115～150天时NO-2浓度也增高,这说明停止NO2气体供应会降低亚硝化菌的硝化和反硝化能力。试验期间,氨氮的消耗速率约为NO-2产生速率的2.5倍,出水NO-3浓度<1mg/L,同时硝化池中产生的NOx气体的浓度也非常低(<40mg/L),因此可以认为硝化池中的总氮主要是通过亚硝化菌的反硝化去除的,最终产物为N2。整个系统对总氮的去除率约为98%,其中硝化池对总氮的去除效率约为70%。②处理鱼类加工废水硝化池的容积为2m3,氨氮负荷设计值为0.6kg/(m3·d),处理水量为10m3/d。由于进水氨氮浓度仅为250mg/L,故实际的氨氮负荷只有0.14kg/(m3·d)。尽管如此,硝化池对总氮的去除率仍高达95%。根据式(1)～(3),亚硝化菌的脱