氨氮廢水處理技術(shù)之生物法

4.1傳統(tǒng)生物脫氮技術(shù)

傳統(tǒng)生物法是在各種微生物作用下，經(jīng)過(guò)硝化、反硝化等一系列反應(yīng)將廢水中的氨氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，從而達(dá)到廢水治理的目的。傳統(tǒng)生物法去除氨氮需要經(jīng)過(guò)兩個(gè)階段，第一階段為硝化過(guò)程，在有氧條件下硝化菌將氨轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽;第二階段為反硝化過(guò)程，在無(wú)氧或低氧條件下，反硝化菌將污水中的硝酸鹽和亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮?dú)?。傳統(tǒng)生物法去除氨氮的機(jī)理如下:

工程應(yīng)用中主要有A/0、A~2/O,UCT,氧化溝以及SBR工藝等，是生物脫氮工業(yè)中應(yīng)用較為成熟的方法。影響生物脫氮技術(shù)的因素主要有:PH值、溫度、溶解氧、有機(jī)碳源等。沈連峰等人采用物化一水解酸化一A/0(厭氧/好氧)組合法處理焦化廢水，工程實(shí)踐表明，該工藝運(yùn)行穩(wěn)定且處理效果好，出水水質(zhì)達(dá)到GB8978-1996規(guī)定中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

吉林化學(xué)工業(yè)集團(tuán)公司污水處理廠采用A/0法處理綜合廢水，氨氮去除率達(dá)到68%。王震等人對(duì)二級(jí)缺氧一好氧生物脫氮技術(shù)在味精行業(yè)廢水處理中的應(yīng)用進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明，處理效果持續(xù)穩(wěn)定，氨氮的去除率可達(dá)到94%以上，實(shí)現(xiàn)了味精廢水氨氮達(dá)標(biāo)排放要求。

傳統(tǒng)生物法處理氨氮廢水具有效果穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、不產(chǎn)生二次污染、成本較低等優(yōu)點(diǎn)。該法也存在一些弊端，如當(dāng)廢水中C/N比值較低時(shí)必須補(bǔ)充碳源，對(duì)溫度要求相對(duì)嚴(yán)格，低溫時(shí)效率低，占地面積大，需氧量大，有些有害物質(zhì)如重金屬離子等對(duì)微生物有壓制作用，需在進(jìn)行生物法之前去除，此外，廢水中，氨氮濃度過(guò)高對(duì)硝化過(guò)程也產(chǎn)生抑制作用，所以在處理高濃度氨氮廢水前應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理，使氨氮廢水濃度小于300mg/L。傳統(tǒng)生物法適用于處理含有有機(jī)物的低濃度氨氮廢水，如生活污水、化工廢水等。

4.2新型生物脫氮技術(shù)

4.2.1同時(shí)硝化反硝化（SND）

當(dāng)硝化與反硝化在同一個(gè)反應(yīng)器中同事進(jìn)行時(shí)，稱為同時(shí)消化反硝化（SND）。廢水中的溶解氧受擴(kuò)散速度限制在微生物絮體或者生物膜上的微環(huán)境區(qū)域產(chǎn)生溶解氧梯度，使微生物絮體或生物膜的外表面溶解氧梯度，利于好氧硝化菌和氨化菌的生長(zhǎng)繁殖，越深入絮體或膜內(nèi)部，溶解氧濃度越低，產(chǎn)生缺氧區(qū)，反硝化菌占優(yōu)勢(shì)，從而形成同時(shí)消化反硝化過(guò)程。影響同時(shí)消化反硝化的因素有PH值、溫度、堿度、有機(jī)碳源、溶解氧及污泥齡等。

楊青等人實(shí)驗(yàn)室小試證明了Carrousel氧化溝中有同時(shí)硝化/反硝化現(xiàn)象存在，在Carrousel氧化溝曝氣葉輪之間的溶解氧濃度是逐漸降低的，且Carrousel氧化溝下層溶解氧低于上層。在溝道的各部分硝態(tài)氮的形成和消耗速度幾乎相等，溝道中氨氮始終保持很低的濃度，這就表明硝化及反硝化反應(yīng)在Carrousel氧化溝中同時(shí)發(fā)生。張曄等人研究生活污水的處理。認(rèn)為CODCr越高，反硝化越全，TN去除效果越好。溶解氧對(duì)同時(shí)硝化反硝化的影響較大，溶解氧控制在0.5~2mg/L時(shí)，總氮去除效果好。

同時(shí)硝化反硝化法節(jié)省反應(yīng)器，縮短反應(yīng)時(shí)間，能耗低，投資省，易保持pH值穩(wěn)定。

4.2.2短程消化反硝化

短程硝化反硝化是在同一個(gè)反應(yīng)器中，先在有氧的條件下，利用氨氧化細(xì)菌將氨氧化成亞硝酸鹽，然后在缺氧的條件下，以有機(jī)物或外加碳源作電子供體，將亞硝酸鹽直接進(jìn)行反硝化生成氮?dú)?。短程硝化反硝化的影響因素有溫度、游離氨、pH值、溶解氧等。

孫曉杰等人研究了溫度對(duì)不含海水的城市生活污水和含30%海水的城市生活污水短程硝化的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:對(duì)于不含海水的城市生活污水，提高溫度有利于實(shí)現(xiàn)短程硝化，生活污水中海水比例為30%時(shí)中溫條件下可以較好地實(shí)現(xiàn)短程硝化。Delft工業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)了SHARON工藝，利用高溫(大約30-4090)有利于亞硝酸菌增殖的特點(diǎn)，使硝酸菌失去競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)通過(guò)控制污泥齡淘汰硝酸菌，使硝化反應(yīng)處于亞硝化階段。

根據(jù)亞硝酸菌與硝酸菌對(duì)氧親和力的不同，Gent微生物生態(tài)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)出OLAND工藝，通過(guò)控制溶解氧淘汰硝酸菌，來(lái)實(shí)現(xiàn)亞硝酸氮的積累。劉超翔等人采用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和110.4mg/L時(shí)，出水COD,氨氮,TN和酚的平均濃度分別為197.1,14.2,181.5和0.4mg/L，相應(yīng)的去除率分別為83.6%,97.2%、66.4%和99.6%。

pH做為基本的污水指標(biāo)，勢(shì)必成為供求的熱點(diǎn)，這對(duì)廣大的E-1312 pH電極制造商，比如美國(guó)BroadleyJames來(lái)說(shuō)是個(gè)重大利好。美國(guó)BroadleyJames做為老牌的E-1312 pH電極制造商，必將為中國(guó)的環(huán)保事業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。我們美國(guó)BroadleyJames生產(chǎn)的E-1312 pH電極經(jīng)久耐用，質(zhì)量可靠，測(cè)試準(zhǔn)確，廣泛應(yīng)用于各級(jí)環(huán)保污水監(jiān)測(cè)以及污水處理過(guò)程。

短程硝化反硝化過(guò)程不經(jīng)歷硝酸鹽階段，節(jié)約生物脫氮所需碳源。對(duì)于低C/N比的氨氮廢水具有一定的優(yōu)勢(shì)。短程硝化反硝化具有污泥量少，反應(yīng)時(shí)間短，節(jié)約反應(yīng)器體積等優(yōu)點(diǎn)。但短程硝化反硝化要求穩(wěn)定、持久的亞硝酸鹽積累，因此如何有效抑制硝化菌的活性成為關(guān)鍵。

4.2.3厭氧氨氧化

厭氧氨氧化是在缺氧條件下，以亞硝態(tài)氮或硝態(tài)氮為電子受體，利用自養(yǎng)菌將氨氮直接氧化為氮?dú)獾倪^(guò)程。

陳曦等人研究了溫度和PH值對(duì)厭氧氨氧化生物活性的影響，結(jié)果表明，該微生物的最佳反應(yīng)溫度為30℃,pH值為7.8。金仁村等人考察了厭氧氨氧化反應(yīng)器處理高鹽度、高濃度含氮廢水的可行性。

結(jié)果表明，高鹽度顯著抑制厭氧氨氧化活性，這種抑制具有可逆性。在30g.L-1(以NaC1計(jì))鹽度條件下，未馴化污泥的厭氧氨氧化活性比對(duì)照(無(wú)鹽水質(zhì)條件)低67.5%;馴化污泥的厭氧氨氧化活性比對(duì)照低45.1%。由高鹽度環(huán)境轉(zhuǎn)移到低鹽度環(huán)境〔無(wú)鹽水)時(shí)，馴化污泥的厭氧氨氧化活性可提高43.1%。但反應(yīng)器長(zhǎng)期運(yùn)行于高鹽度條件下，容易出現(xiàn)功能衰退。

與傳統(tǒng)生物法相比，厭氧氨氧化無(wú)需外加碳源，需氧量低，無(wú)需試劑進(jìn)行中和，污泥產(chǎn)量少，是較經(jīng)濟(jì)的生物脫氮技術(shù)。厭氧氨氧化的缺點(diǎn)是反應(yīng)速度較慢，所需反應(yīng)器容積較大，且碳源對(duì)厭氧氨氧化不利，對(duì)于解決可生化性差的氨氮廢水具有現(xiàn)實(shí)意義。