關(guān)于新型生物脫氮法的技術(shù)匯總

近年來國內(nèi)外出現(xiàn)了一些全新的脫氮工藝，為高濃度氨氮廢水的脫氮處理提供了新的途徑。主要有短程硝化反硝化、好氧反硝化和厭氧氨氧化。

1、短程硝化反硝化

1975年Voets等在處理高濃度氨氮廢水的研究中，發(fā)現(xiàn)了硝化過程中NO2--N積累的現(xiàn)象，首次提出了短程硝化反硝化脫氮的概念。

由于氨氮氧化過程中需要大量的氧氣，曝氣費用成為這種脫氮方式的主要開支。短程硝化反硝化(將氨氮氧化至亞硝酸鹽氮即進(jìn)行反硝化)，不僅可以節(jié)省氨氧化需氧量而且可以節(jié)省反硝化所需炭源。用合成廢水(模擬含高濃度氨氮的工業(yè)廢水)試驗確定實現(xiàn)亞硝酸鹽積累的條件。要想實現(xiàn)亞硝酸鹽積累，pH不是一個關(guān)鍵的控制參數(shù)，因為pH在6.45～8.95時，全部硝化生成硝酸鹽，在pH＜6.45或pH＞8.95時發(fā)生硝化受抑，氨氮積累。當(dāng)DO=0.7mg/L時，可以實現(xiàn)65%的氨氮以亞硝酸鹽的形式積累并且氨氮轉(zhuǎn)化率在98%以上。DO＜0.5mg/L時發(fā)生氨氮積累，DO＞1.7mg/L時全部硝化生成硝酸鹽。劉俊新等對低碳氮比的高濃度氨氮廢水采用亞硝玻型和硝酸型脫氮的效果進(jìn)行了對比分析。試驗結(jié)果表明，亞硝酸型脫氮可明顯提高總氮去除效率，氨氮和硝態(tài)氮負(fù)荷可提高近1倍。此外，pH和氨氮濃度等因素對脫氮類型具有重要影響。

短程硝化反硝化處理焦化廢水的中試結(jié)果表明，進(jìn)水COD、氨氮、TN 和酚的濃度分別為1201.6、510.4、540.1、110.4mg/L時，出水COD、氨氮、TN和酚的平均濃度分別為197.1、14.2、181.5、0.4mg/L，相應(yīng)的去除率分別為83.6%、97.2%、66.4%、99.6%。與常規(guī)生物脫氮工藝相比，該工藝氨氮負(fù)荷高，在較低的C/N值條件下可使TN去除率提高。

2、厭氧氨氧化(ANAMMOX)

厭氧氨氧化（ANAMMOX）是指在厭氧條件下氨氮以亞硝酸鹽為電子受體直接被氧化成氮氣的過程。

ANAMMOX的生化反應(yīng)式為：NH4 NO2-→N2↑ 2H2O

ANAMMOX菌是專性厭氧自養(yǎng)菌，因而非常適合處理含NO2-、低C/N的氨氮廢水。與傳統(tǒng)工藝相比，基于厭氧氨氧化的脫氮方式工藝流程簡單，不需要外加有機炭源，防止二次污染，又很好的應(yīng)用前景。厭氧氨氧化的應(yīng)用主要有兩種：CANON工藝和與中溫亞硝化(SHARON)結(jié)合，構(gòu)成SHARON-ANAMMOX聯(lián)合工藝。

3、全程自養(yǎng)脫氮(CANON)

CANON工藝是在限氧的條件下，利用完全自養(yǎng)性微生物將氨氮和亞硝酸鹽同時去除的一種方法，從反應(yīng)形式上看，它是SHARON和ANAMMOX工藝的結(jié)合，在同一個反應(yīng)器中進(jìn)行。孟了等發(fā)現(xiàn)深圳市下坪固體廢棄物填埋場滲濾液處理廠，溶解氧控制在1mg/L左右，進(jìn)水氨氮＜800 mg/L，氨氮負(fù)荷＜0.46kg，NH4/(m3?d)的條件下，可以利用SBR反應(yīng)器實現(xiàn)CANON工藝，氨氮的去除率＞95%，總氮的去除率＞90%。

Sliekers等的研究表明ANAMMOX和CANON過程都可以在氣提式反應(yīng)器中運轉(zhuǎn)良好，并且達(dá)到很高的氮轉(zhuǎn)化速率。控制溶解氧在0.5mg/L左右，在氣提式反應(yīng)器中，ANAMMOX過程的脫氮速率達(dá)到8.9kgN/(m3?d)，而CANON過程可以達(dá)到1.5kgN/(m3?d)。

4、同步硝化反硝化（SND）

根據(jù)傳統(tǒng)生物脫氮理論，脫氮途徑一般包括硝化和反硝化兩個階段，硝化和反硝化兩個過程需要在兩個隔離的反應(yīng)器中進(jìn)行，或者在時間或空間上造成交替缺氧和好氧環(huán)境的同一個反應(yīng)器中；實際上，較早的時期，在一些沒有明顯的缺氧及厭氧段的活性污泥工藝中，人們就層多次觀察到氮的非同化損失現(xiàn)象，在曝氣系統(tǒng)中也曾多次觀察到氮的消失。

在這些處理系統(tǒng)中，硝化和反硝化反應(yīng)往往發(fā)生在同樣的處理條件及同一處理空間內(nèi)，因此，這些現(xiàn)象被稱為同步硝化/反硝化（SND）。目前同步硝化反硝化的的代表工藝是MBBR。

5、好氧反硝化

傳統(tǒng)脫氮理論認(rèn)為，反硝化菌為兼性，其呼吸鏈在有氧條件下以氧氣為終末電子受體在缺氧條件下以硝酸根為終末電子受體。所以若進(jìn)行反硝化反應(yīng)，必須在缺氧環(huán)境下。近年來，好氧反硝化現(xiàn)象不斷被發(fā)現(xiàn)和報道，逐漸受到人們的關(guān)注。一些好氧反硝化菌已經(jīng)被分離出來，有些可以同時進(jìn)行好氧反硝化和異養(yǎng)硝化(如Robertson等分離、篩選出的Tpantotropha.LMD82.5)。這樣就可以在同一個反應(yīng)器中實現(xiàn)真正意義上的同步硝化反硝化，簡化了工藝流程，節(jié)省了能量。

序批式反應(yīng)器處理氨氮廢水，試驗結(jié)果驗證了好氧反硝化的存在，好氧反硝化脫氮能力隨混合液溶解氧濃度的提高而降低，當(dāng)溶解氧濃度為0.5mg/L時，總氮去除率可達(dá)到66.0%。

連續(xù)動態(tài)試驗研究表明，對于高濃度氨氮滲濾液，普通活性污泥達(dá)的好氧反硝化工藝的總氮去除串可達(dá)10%以上。硝化反應(yīng)速率隨著溶解氧濃度的降低而下降;反硝化反應(yīng)速率隨著溶解氧濃度的降低而上升。硝化及反硝化的動力學(xué)分析表明，在溶解氧為0.14mg/L左右時會出現(xiàn)硝化速率和反硝化速率相等的同步硝化反硝化現(xiàn)象。其速率為4.7mg/(L?h)，硝化反應(yīng)KN=0.37mg/L;反硝化反應(yīng)KD=0.48mg/L。

在反硝化過程中會產(chǎn)生N2O是一種溫室氣體，產(chǎn)生新的污染，其相關(guān)機制研究還不夠深入，許多工藝仍在實驗室階段，需要進(jìn)一步研究才能有效地應(yīng)用于實際工程中。另外，還有諸如全程自養(yǎng)脫氮工藝、同步硝化反硝化等工藝仍處在試驗研究階段，都有很好的應(yīng)用前景。