同步硝化好氧反硝化生物脱氮机理分析及其研究进展

·综述·收稿日期:2004206222作者简介:王弘宇(1976-),男,湖北荆门人,现为哈尔滨工业大学环境工程专业2003级在读博士研究生。主要从事水污染控制方面的研究。同步硝化好氧反硝化生物脱氮机理分析及其研究进展王弘宇,马放,周丹丹(哈尔滨工业大学市政环境工程学院,哈尔滨150090)摘要:通过对比传统生物脱氮理论,提出同步硝化好氧反硝化技术优点,对好氧反硝化的机理进行了初步探讨,并从不同角度做了理论分析。同时阐述了同步硝化反硝化技术的控制因素及其研究进展。并对好氧反硝化的应用前景作了展望,提出了好氧反硝化今后的研究方向。关键词:生物脱氮;好氧反硝化;同步硝化反硝化;反硝化酶中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:100123644(2004)0620062204TheMechanismandResearchProgressofSynchronousNitrificationandAerobicDenitrificationinBiologicalNitrogenRemovalWANGHong2yu,MAFang,ZHOUDan2dan(SchoolofMunicipalandEnvironmentalEngineering,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150090,China)Abstract:Bycomparingthetraditionaltheoryofbiologicalnitrogenremoval,synchronousnitrificationandaerobicdenitrificationisraised.Themechanismofaerobicdenitrificationisprimarilydiscussedandanalyzedfromdifferentviewpoints.Moreoverthecontrolparametersandresearchprogressofaerobicdenitrificationtechnologyarenarrated.Futureapplicationprospectandfurtherstudytrendofaerobicdenitrificationarepresented.Keywords:Biologicalnitrogenremoval;aerobicdenitrification;synchronousnitrificationanddenitrification;denitrificationenzyme1前言随着氮素污染的加剧,除氮技术的研究和应用引起了人们的广泛关注。废水脱氮技术可以分为物理化学方法和生物方法两大类。物理化学方法通常只能去除氨氮,常用的物化脱氮方法包括折点加氯法、选择性离子交换法、空气吹脱法和催化氧化法等。生物脱氮技术由于其投资及运转成本低,操作简单且无二次污染,废水达标排放可靠性强等优点,因此成为脱氮的最佳处理方式[1]。传统的生物脱氮处理过程,是首先在好氧条件下,亚硝酸菌将氨氮氧化为亚硝酸氮,而后硝酸菌将亚硝酸氮进一步氧化为硝酸氮。随后在缺氧条件下,反硝化菌将硝酸氮或亚硝酸氮还原成气态氮或N2O。虽然传统废水生物脱氮工艺在消除氮素污染方面起到了一定作用,但仍存在如下问题[2]:(1)自养硝化菌在大量有机物存在的条件下,对氧气和营养物的竞争不如好氧异养菌,从而导致异养菌占优势;反硝化菌以有机物作为电子供体,而有机物的存在影响硝化反应的速度;硝化反应与反硝化反应对DO浓度需求差别很大。上述硝化菌和反硝化菌的不同要求导致了硝化和反硝化两个过程在时间和空间上难以统一。(2)硝化菌群增殖速度慢且难以维持较高的生物浓度,特别是在低温冬季。因此造成系统总水力停留时间较长,有机负荷较低,增加了基建投资和运行费用;(3)为维持较高生物浓度及获得良好的脱氮效果,必须同时进行污泥回流和硝化液回流,增加了动力消耗及运行费用;(4)硝化过程中产生的酸度需要投加碱中和,不仅增加了处理费用,而且还可能造成二次污染。同步硝化反硝化(SND)生物脱氮技术的出现为在同一个反应器内同时实现硝化、反硝化和除碳提供了可能,这一方法不仅可以克服传统生物脱氮存在的问题,而且还具有下列优点:(1)能缩短脱氮历程;(2)节省碳源;(3)降低动力消耗;(4)提高处理能力;(5)简化系统的设计和操作等。因而具有很大的发展潜力。—26—四川环境2004年第23卷第6期近年来国内外的不少实验和报道均证实在污水处理中可能存在许多以前未曾注意到的微生物过程,如厌氧氨氧化、好氧反硝化、异氧硝化及自养硝化细菌的反硝化等,为生物脱氮提供了全新的途径,也奠定了同步硝化反硝化(SND)生物脱氮新技术的理论基础。2同步硝化好氧反硝化机理211好