新型生物脱氮工艺的研究现状及发展

针对传统生物脱氮工艺存在的不足之处,介绍了新型生物脱氮工艺的类型,并分别叙述了其原理、特点及应用情况。

科 曲春先

科技论坛 Il l 张晓宁

新型生物脱氮工艺的研究现状及发展 (瓦房店市规划设计院,宁大连 16 0 )辽 13 0 摘要:针对传统生物脱氮工艺存在的不足之处,绍了新型生物脱氮工艺的类型,介并分别叙述了其原理、特点及应用情况。 关键词:生物脱氮;好氧反硝4;N;HA O A A ̄S DS R N;N MMO C O X;AN N S R N A A M X组合工艺是指含氨 A H O—N M O若干报道。谢曙光等人对地表水处理中的好氧反硝化现象进行了研究,发现在水力负荷较高废水先流经 S A O H R N反应器,进行部分亚硝的情况下,脱氮率可达 2%~O O 3%,且在处理酸化,控制出水中 N4与 N r比例为 1, I: O的:1 过程中不需添加有机碳,成本较低,相比于传然后进入 A A M X反应器,进行厌氧氨氧 NM O统的脱氮方式,好氧反硝化具有更高的应用价化反应,生成氮气,达到生物脱氮的目的。这值。当然,好氧反硝化工艺存在着二次污染等样,在 S A O H R N反应器中只有一半的氨被氧问题,仍需深入的研究来解决。 化为 N O,从而大大减少了 S A O H R N反应器 1同时硝化一反硝化 (N )工艺 . 2 SD的需氧量,从而降低运行费用;另一方面,将传统的生物脱氮原理认为硝化反应是好氧 S A O H R N反应器的出水作为 A A M X反应 NM O的,反硝化反应是厌氧的,故二者不可能在同的基质,为 A A M X反应创造了条件,同 NM O 条件下发生。而同时硝化一反硝化机理则突时还克服了单独的 S A O H R N反应器出水 C D O破这一观念,分别从宏观和微观上解释了同时浓度高的缺点。 硝化一反硝化反应存在的合理性。 S A O—N M O H R N A A M X组合工艺可以说是这种工艺在同一反应器中实现硝化和反硝对 A A M X工艺的优化,与传统硝化一反 NM O化,甚至还有除碳的功能,可通过生物转盘、硝化工艺相比,它具有氧消耗量小、无需外加 SR B、氧化沟、C S等反应器实现,分为单碳源、节约中和试剂、C AT O排放量少、剩余污级生物脱氮工艺、生物膜单级生物脱氮工艺、泥量少、运行费用低等诸多优点,其工艺的可 固定化微生物单级生物脱氮工艺等类型。目前持续性和显著的经济效益将为

其带来广阔的应国内的研究多局限于纯种微生物培养及实验室用前景。 理论研究,很少有实际工程应用,国外则已有 2 A O . C N N工艺 2同步硝化一反硝化脱氮工艺的污水处理在运 C N N一体化自养氨氧化生物脱氮工艺, AO 行,但也有不足之处,以这一新型的污水处是指在单个的反应器或者生物膜内通过控制反所理工艺还有待于进一步的研究和优化。 应所需环境条件,实现氨的亚硝酸化和厌氧氨 1短程硝化一反硝化工艺 . 3氧化,从而达到生物脱氮的目的。 在传统硝化一反硝化过程中可以看出,氨可以认为 C N N工艺是 S A O A O H R N—处。 被氧化为亚硝酸盐后可以继续被氧化为硝酸盐 A A M x组合工艺在同一反应器中的一种 N M O新型生物脱氮技术按其生化反应原理可分然后进行反硝化,也可以直接在亚硝态就进行实现方式。在微氧条件下,氨被亚硝酸菌部分为两类基本技术,一类是基于硝化一反硝化生反硝化,由亚硝态氮进行反硝化则可减少系氧化为 N r O -剩余部分的 N 4若 O,N; ̄ H+进行厌氧化过程的新型生物脱氮工艺,另一类为基于厌统对氧的消耗,缩短反应时问,降低运行费氨氧化反应,生成氮气,反应的实质与氧氨氧化反应的新型生物脱氮工艺。 用,这即为短程硝化—反硝化生物脱氮的基本 S A O— N MM X组合工艺相同,反应式 H RNAA O 1基于硝化~反硝化生化过程的新型生物原理。 为 1 H O 5 2+ . 5 2O1N 3 . H+ N 4 . 0— o 3N+ . O 1+ 8 4 3 4 脱氮工艺短程硝化~反硝化工艺,其基本原理是在 13 0。 .H2 基于硝化一反硝化原理的新型生物脱氮工较高温度下,在一个反应器内通过对 D O的控由于反应是在一个反应器内进行, 艺研究较多,比较有代表性的有好氧反硝化工制,先将氨氧化为 N O一,再以有机物为电子 C N N工艺除了具有 S AR N- A AO H O AN MMO X艺、同时硝化一反硝化工艺、短程硝化一反硝供体,对 N 2行反硝化,生成氮气,从而组合工艺需氧量少、无需外加碳源、 O-进运行费用化工艺等。 达到生物脱氮的目的,整个反应过程中无低等优点外,还具有占地面积少、基建费用低 11 .好氧反硝化工艺 NO的生成和还

原,反应进程较传统硝化—反等优点,具有更好的经济效益。C N N工艺 r AO传统生物脱氮理论认为反硝化是一个严格硝化进程短。经研究,S A O H R N工艺具有工实现的关键是很好地控制供氧量,创造出适宜的厌氧过程,大多数反硝化菌为兼性厌氧菌,艺流程简单、节省中和试剂、水力停留时间短好氧亚硝化菌和厌氧氨氧化菌生长的良好生 能够利用氧、硝酸盐或亚硝酸盐为电子受体。等特点,且耗氧量减少了 2%左右,大大节境,亚硝化菌能够将适量的氨氧化为 N: 5使 O一, 当氧和硝酸盐或亚硝酸盐共存时,反硝化菌优省了动力消耗。目前,已有生产规模的而后与剩余部分的氨恰好反应,生成氮气。 先使用氧呼吸,只有当氧浓度低时硝酸盐或 S R N工艺投入运行。故 HA O 结束语 引言

随着生产的发展和生活水平的提高,日见频繁的水体富营养化已对污水处理技术提出了除氮的要求。在污水处理技术中,最常用的除氮技术为生物脱氮。近年来,传统生物脱氮技术已发展的比较成熟,但其弊端也日益显现, 而新的生物脱氮技术成为当前研究的热点。 污水中含有的氮多为有机氮和氨态氮,对其处理的生物脱氮工艺就是来源于这一转化过程:先通过氨化作用将有机氮转化成氨氮,这过程很容易实现,在常规的废水处理反应器中即可实现;然后是在亚硝化菌的作用下将 N N氧化成亚硝态氮,这一过程需要氧的风一参与;接着是在硝化菌的作用下将亚硝态氮氧化成硝态氮,仍需氧的参与;最后是在反硝化菌的作用下将亚硝态氮和硝态氮转化成氮气, 这一过程需在厌氧环境中实现,且需有机碳源的投加。 传统硝化一反硝化为基础的生物脱氮工艺需设置多个反应器,以满足不同微生物对生境的需求,且按功能的不同,分别需有氧气、有机碳源的投入。这就必然带来工艺基建、运行费用高,理效率低等一系列缺点。新型生物处脱氮工艺正是以此为切人点,探索寻找更便捷的生物脱氮途径,从而克服传统工艺的不足之 一

亚硝酸盐才能取代氧作为电子受体,反硝实现化作用。然而,好氧反硝化的发现却打破了这认识局限。 好氧反硝化的实现依赖于好氧反硝化菌的存在,这是一类好氧异养硝化菌,能在好氧条件下直接将氨转化成气态产物,从而比传统工艺节省了大量能

源消耗。目,好氧反硝化的前生物机理还在深入的讨论中,但在好氧反硝化微生物的性质及筛选方面的研究已经较多,利用好氧反硝化菌实现生物脱氮的应用研究也有 一

2基于厌氧氨氧化的新型生物脱氮工艺目前,A A M X污水处理技术大致有 NM O两种工艺,即以 S A O— N M O H R N A A M X组合工艺为代表的两段式工艺和以 C N N工艺为代 AO表的一段式工艺。 21 H O A A . S AR N— N MMO X组合工艺

随着研究的深入,新型生物脱氮工艺的研究已经取得了很多成果,甚至上述许多工艺都已建成生产规模的应用反应器,为污水处理及环保事业提供了很好的支持。但仍有很多需要进一步研究和解决的问题存在,如厌氧氨氧化的实际应用等,有待更深的探索。

SA O H R N工艺具有工艺流程简单、水力停留时间短、需氧量少等特点,但运行时需对温度、P H值进行很好的控制,且反硝化需一定量的有机碳源,导致出生 C D浓度较高。 O

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