基于短程硝化反硝化的SHARON工艺原理及技术要点-万金保

MaintheoryandtechnologicalpointsofSHARONprocessbasedonshortcutnitrification-denitrificationWanJinbao,WangJianyong(CollegeofEnvironmentalScience&Engineering,NanchangUniversity,Nanchang330029,China)基于短程硝化反硝化的SHARON工艺原理及技术要点万金保,王建永(南昌大学环境科学与工程学院,江西南昌330029)[摘要]SHARON工艺是一种用于处理高浓度、低碳氮质量比的含氨废水的新工艺,它利用亚硝酸细菌和硝酸细菌在不同条件下的生长速率的差异,通过调控温度、pH、溶解氧、水力停留时间等参数,实现短程硝化反硝化。与传统生物脱氮过程相比具有流程简单、脱氮速率快、投资和运行费用低等优点,同时给短程硝化反硝化的研究提供了一定的参考。[关键词]亚硝化反应器;脱氮;短程硝化反硝化[中图分类号]X703.1[文献标码]B[文章编号]1005-829X(2008)04-0013-03Abstract:SHARONisanewprocesstotreatrichammoniawastewaterwithlowratioofC/N.Accordingtothediffer-entgrowthratesofthenitrobacteriaandnitrosomonasunderdifferentconditions,shortcutnitrification-denitrficationhasbeenrealizedbyadjustingthetemperature,pH,dissolvedoxygenandHRT.Comparedwithtraditionalprocess,theflowissimple,thecostofoperationandinvestmentofSHARONisprettylowanddenitrificationspeedisrapid.Itprovidesdefinitereferencetotheshortcutnitrification-denitrfication.Keywords:nitrosationreactor;nitrogenremoval;shortcutnitrification-denitrfication第28卷第4期2008年4月工业水处理IndustrialWaterTreatmentVol.28No.4Apr.,2008传统生物脱氮理论认为生物脱氮包括硝化和反硝化两个阶段,其中硝化阶段分为氨氧化和亚硝酸盐氧化两步,即NH4+→NO2-→NO3-;反硝化分为硝酸盐还原和亚硝酸盐还原两步,即NO3-→NO2-→N2。不同的反应需在不同的细菌和环境下完成,这就决定了反应的的时空不同步性,直接导致了反应器数量的增加、基建费用上升、处理成本增加,而且处理时间延长,有机物需求量大,曝气量增加。这些传统工艺脱氮的不足促使了人们探讨各种更加方便、易控制、费用低的工艺。其中一种短程硝化反硝化工艺———SHARON(singlereactorhighactivityammoniaremovaloverni-trite)工艺,是由荷兰Delft工业大学于1997年提出并开发的一种新型废水生物脱氮工艺,它在理念和技术上突破了传统硝化反硝化的框架,把短程硝化反硝化放置在一个反应器内进行,因而反应器数量减少,处理费用降低,同时可节省曝气量、有机物及中和化学药剂,缩短了处理时间,且利于管理操作。1工艺原理1.1短程硝化反硝化的可能性1.1.1从微生物角度看从进化谱系上看,亚硝酸细菌与硝酸细菌之间的亲缘关系并不密切。所有分离的亚硝酸细菌都被归入proteobacteria门中的β-Proteobacteria纲或γ-Proteobacteria纲。所有分离的硝酸细菌除Nitrospira以外都被归入α-Proteobacteria纲、γ-Proteobacteria纲、δ-Proteobacteria纲,Nitrospira被归入单独设立的Nitrospira门[1]。除了γ-Proteobacteria纲中Nitrosococ-cus与Nitrococcus的少数具有相对较近的亲缘关系外,其他绝大多数菌株的亲缘关系都相距很远。在各种生境中,亚硝酸盐与硝酸盐细菌彼此为邻并无进化谱系上的必然性,它们完全可以独立生活。当温度升高时,亚硝酸细菌比硝酸细菌的世代时间短,通过控制污泥停留时间,使其小于硝酸细菌的世代时间而大于亚硝酸细菌的世代时间,硝酸细13菌就会随着出水带出,反应器中留下来的优势菌种就是亚硝酸细菌,从而实现短程硝化。1.1