CANON工艺实现污水经济高效生物脱氮的研究进展

CANON工艺实现污水经济高效生物脱氮的研究进展姚萌1张召基1李晔1王思璇2(1．武汉理工大学资源与环境工程学院，武汉430070；2．华中科技大学武昌分校环境学院，武汉430064)CWTr．07．044【摘要】生物膜一体化自养脱氮工艺(CANON)综合了短程硝化与厌氧氨氧化的工艺性能，减少了反应体系，实现了在单一混合反应器内实现经济高效生物脱氮，适合于高氨氮有机废水的处理。在SBBR系统中易于内实现CANON过程，其序批式运行模式及高效的生物膜系统将强了亚硝酸型脱氮和厌氧氨氧化脱氮效率，是CANON实现过程中值得借鉴的工艺平台。[关键词】CANON；短程硝化：厌氧氨氧化；SBBR新的生物处理技术给传统的污水处理工艺带来了巨大的变化【l】。对于高氨氮浓度的有机废水，如垃圾渗滤液、污泥消化液、粪便污水，其氨氮的去除一直是水处理界的一大难题。目前对高氨氮浓度有机废水的处理，主要有氨吹脱、生物硝化／反硝化、化学沉淀等方法，但这些处理方法都有能耗大、费用高的缺点，而且由于硝化／反硝化过程中产生氮氧化物(N。O)给环境造成二次污染。为克服传统硝化／反硝化生物脱氮的缺点，一些新工艺应运而生【2】。新工艺基于短程硝化，将氨转化到亚硝酸盐氮阶段并和厌氧氨氧化过程结合，提出了Sharon(singlereactorsystemforhighammoniaremovalovernitrite)工艺、厌氧氨氧化(Anammox)工艺、Sharon．Anammox(partialnitrificationanammox)联合工艺以及一体化生物自养脱氮工艺CANON(completelyautotrophicnitrogenremovalovernitrite)。CANON工艺在N02—和NH4+同时存在的条件下，通过控制溶解氧(<0．5％空气饱和度)，利用自养型Anammox细菌将NH4+和N02一同时去除，N以氮气的形式去除，另外还有少量N03--产生。实现了短程硝化与厌氧氨氧化在同一反应器内进行，不需要外加碳源【l】，是一种高效节能的除氮工艺，可降低城市污水处理厂中高氮废水的氮负荷，减少总能耗需求【3】，与传统生物硝化反硝化相比CANON工艺节省了63％的耗氧量和100％的外加碳源。目前CANON还处于工艺性能研究阶段，研究人员针对CANON工艺的运行条件，影响因素，工艺方式以及动力学过程开展了大量研究【j剖。1CANON工艺研究现状在传统硝化一反硝化工艺中，氨先被氧化成硝酸盐(NH4+．÷N02一—N03一，全程硝化)，再被还原成氮气(N03一-÷N02一时N2，全程反硝化)。就生物脱氮而言，硝化过程的N021N03。·260·河南郑州2007全国水处理技术研讨A论文集嘲勰麓是一段重复的过程，将其从过程中省去同样能实现废水脱氮。根据这一思想，荷兰Delft工业大学与1997年成功开发了Sharon(singlereactorhighactivityammoniaremovalovernitrite)工艺，也称为短程硝化．反硝化工艺。并于1998年在鹿特丹Dokhavem污水处理厂应用【7—1。Sharon工艺的适宜运行温度在30---40℃之间，pH值在7～8．5范围内，控制DO，温度以及游离氨浓度抑制了亚硝酸盐氧化，同时利用反硝化产生的碱度可以平衡pH值【71。与CANON工艺类似的Sharon．Anammox实现了在悬浮生长生物系统中短程硝化以及附着生长系统中的厌氧氨氧化。Hwan9001将Sharon—Anammox联合工艺应用于猪舍废水处理，氨氮负荷和转换速率分别为0．979NH4+-N／m3d叫和O．73kgNH4-N／m3d一。Galilllj在实验室对比了短程SBR硝化和SHARON工艺分别和Anammox工艺相结合处理污泥浸出液，在稳定条件下，两系统的转化速率约为40mgNH4+-Ng-1VSSh-。，由于不同的SRT，SBR中氨氮转化为1．1kgNd-1m～，Sharon恒化器为0．35kgNd-1m～。Third等认为CANON工艺依赖于两种自养微生物菌群在缺氧条件下稳定的相互作用关系，这两种自养微生物菌群分别为Nitrosomonas属好氧菌和Planctomycete目的厌氧氨氧化菌。这些自养菌将N02一作为中间产物，将NH4+直接转化成N，131。若将这一工艺运用到实际污水处理过程中，则可以在单一自养反应器中实现NH4+的完全去除。这两种自养微生物菌群在反应器中相互作用，同时发生两种反应。从反应上来看CANON工艺是Anammox和Sharon工艺的结合，从反应式可以看出：SHARON-F艺：NH3+1．5q一Ⅳ何+％D+圩+ANAMMOX_T_艺：NH3+1．32N0；+日+专1．02N2+0．26NOf+2日20