資源描述：
《高濃度氨氮廢水的高效生物脫氮途徑.doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、高濃度氨氮廢水的高效生物脫氮途徑回顧了傳統(tǒng)生物脫氮的一般原理，介紹了亞硝酸鹽硝化/反硝化、同時(shí)硝化/反硝化、好氧反硝化和厭氧氨氧化等提高生物脫氮效率的可能途徑，并分析了他們各自的原理、實(shí)現(xiàn)條件和應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：氨氮生物脫氮好氧反硝化厭氧氨氧化垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液屬高濃度氨氮廢水，后期滲濾液的氨氮濃度達(dá)2000mg/L以上，如利用生物法脫氮，反硝化需7500mg/L以上的碳源，而滲濾液本身所能提供的碳源明顯不足，外加碳源則會(huì)增加處理成本。因此，研究高效脫氮工藝具有重要意義。近些年來(lái)在生物脫氮理論方面有了許多進(jìn)展，亞硝酸鹽硝化反硝化受到重視，發(fā)現(xiàn)了厭氧氨氧化和好氧反硝化微生物
2、的生物化學(xué)作用，從而為高濃度氨氮廢水的高效生物脫氮提供了可能的途徑。1 傳統(tǒng)生物脫氮原理 硝化反應(yīng)是由一類自養(yǎng)好氧微生物完成的，它包括兩個(gè)步驟：第一步稱為亞硝化過(guò)程，是由亞硝酸菌將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，亞硝酸菌中有亞硝酸單胞菌屬、亞硝酸螺桿菌屬和硝化球菌屬；第二步稱為硝化過(guò)程，由硝酸菌(包括硝酸桿菌屬、螺菌屬和球菌屬)將亞硝酸鹽進(jìn)一步氧化為硝酸鹽。亞硝酸菌和硝酸菌統(tǒng)稱為硝化菌，都利用無(wú)機(jī)碳化合物如CO32-、HCO3-和CO2作為碳源，從NH3、NH4+或NO2-的氧化反應(yīng)中獲取能量?！ 喯跛峋拖跛峋奶匦源笾孪嗨疲罢叩氖来谳^短，生長(zhǎng)率較快，因此較能適應(yīng)沖擊負(fù)荷
3、和不利的環(huán)境條件；當(dāng)硝酸菌受到抑制時(shí)，有可能出現(xiàn)NO-2積累的情況?！ 》聪趸磻?yīng)是由一群異養(yǎng)型微生物完成的，它的主要作用是將硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成氣態(tài)氮或N2O，反應(yīng)在無(wú)分子態(tài)氧的條件下進(jìn)行。反硝化細(xì)菌在自然界很普遍，多數(shù)是兼性的，在溶解氧濃度極低的環(huán)境中可利用硝酸鹽中的氧作為電子受體，有機(jī)物則作為碳源及電子供體提供能量并被氧化穩(wěn)定?！ ∮捎趶姆聪趸@得的能量低于氧氣還原所獲取的能量，所以反硝化被認(rèn)為僅在缺氧條件下發(fā)生?！ 腘H4+至NO2-的轉(zhuǎn)化，經(jīng)歷了3個(gè)步驟、6個(gè)電子的轉(zhuǎn)移，可見亞硝酸菌的酶系統(tǒng)十分復(fù)雜，而硝化過(guò)程則相對(duì)簡(jiǎn)單些，只經(jīng)歷了一步反應(yīng)、2個(gè)電子的變化。
4、因此也有人認(rèn)為，亞硝酸菌往往比硝酸菌更易受到抑制?！ 》聪趸磻?yīng)一般以有機(jī)物為碳源和電子供體。當(dāng)環(huán)境中缺乏有機(jī)物時(shí)，無(wú)機(jī)物如氫、Na2S等也可作為反硝化反應(yīng)的電子供體，微生物還可以消耗自身的原生質(zhì)進(jìn)行所謂的內(nèi)源反硝化。C5H7O2N+4NO3-→5CO2+NH3+2N2↑+4OH- 可見內(nèi)源反硝化的結(jié)果是細(xì)胞物質(zhì)的減少，并會(huì)有NH3的生成，因此廢水處理中均不希望此種反應(yīng)占主導(dǎo)地位，而應(yīng)提供必要的碳源。 硝化和反硝化反應(yīng)的進(jìn)行是受到一定制約的，一方面，自養(yǎng)硝化菌在大量有機(jī)物存在的條件下，對(duì)氧氣和營(yíng)養(yǎng)物的競(jìng)爭(zhēng)不如好氧異養(yǎng)菌，從而導(dǎo)致異養(yǎng)菌占優(yōu)勢(shì)；另一方面，反硝化需要提供適
5、當(dāng)?shù)碾娮庸w，通常為有機(jī)物。上述硝化菌和反硝化菌的不同要求導(dǎo)致了生物脫氮反應(yīng)器的不同組合，如硝化與反硝化由同一污泥完成的單一污泥工藝和由不同污泥完成的雙污泥工藝。前者通過(guò)交替的好氧區(qū)與厭氧區(qū)來(lái)實(shí)現(xiàn)，后者則通過(guò)使用分離的硝化和反硝化反應(yīng)器來(lái)完成。如果硝化在后，需要將硝化廢水進(jìn)行回流；如果硝化在前，需要外加電子供體，這就是傳統(tǒng)脫氮工藝存在的問(wèn)題和困難所在?！ ∵@種兩難處境在氨氮濃度低的城市污水處理中表現(xiàn)得還不很明顯，在高濃度氨氮廢水生物脫氮處理中則表現(xiàn)得很突出。近些年來(lái)，人們?cè)噲D從各個(gè)方面突破生物脫氮的困境，如開發(fā)亞硝酸硝化/反硝化脫氮工藝；與傳統(tǒng)生物脫氮理論相反的一些生物過(guò)
6、程被發(fā)現(xiàn)，例如發(fā)現(xiàn)了氨與亞硝酸鹽/硝酸鹽在缺氧條件下被同時(shí)轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾纳锘瘜W(xué)過(guò)程，這一過(guò)程被稱為厭氧氨氧化(Anammox)；好氧反硝化和異養(yǎng)硝化作用也被發(fā)現(xiàn)，好氧反硝化往往與異養(yǎng)硝化同時(shí)發(fā)生；在有氧條件下能夠反硝化的細(xì)菌也被分離出來(lái)，其中有異養(yǎng)菌(Thiosphaerapantotropha和Alcaligenessp)及自養(yǎng)硝化菌。2 亞硝酸硝化/反硝化工藝 在硝化反應(yīng)中，一般認(rèn)為硝酸鹽是反應(yīng)的主產(chǎn)物，而從氨向亞硝酸鹽的轉(zhuǎn)化一般認(rèn)為是硝化過(guò)程(Nitrification)的速度控制步驟，但是出現(xiàn)亞硝酸鹽積累的報(bào)道也很多?！ ∪藗冋J(rèn)為，出現(xiàn)亞硝酸積累是有害的。為了減
7、少亞硝酸的積累，許多研究人員進(jìn)行了控制其積累的工藝條件的研究工作，并得到了有關(guān)自由氨可抑制亞硝酸積累的結(jié)論，其結(jié)果也得到了證實(shí)并被廣泛接受。隨后，開始把注意力放在通過(guò)亞硝酸硝化—反硝化縮短脫氮過(guò)程上，這種工藝的潛在優(yōu)勢(shì)在于：①節(jié)省25%的硝化曝氣量。②節(jié)省40%的反硝化碳源。③節(jié)省50%的反硝化反應(yīng)器容積?！ ∵@些對(duì)于高濃度氨氮廢水的脫氮處理具有非常大的經(jīng)濟(jì)效益，特別是對(duì)于諸如垃圾滲濾液等碳源不足的廢水更是如此。 在硝化系統(tǒng)中，與亞硝酸積累有關(guān)的因素包括：①自由氨的存在，②較高的pH值，③溶解氧濃度低，④溫度的變化，⑤氨氮負(fù)
