短程硝化反硝化生物脱氮工艺的研究进展侯文佳

.!愿t。杰。r伙p。嘿文章编号:’。0个7“。4〔2005,05一0038一03藻犀缎{短程硝化一反硝化生物脱氮工艺的研究进展侯文佳,尹连庆(华北电力大学环境科学与工程学院,河北保定071003)摘要:短程硝化反硝化生物脱氮工艺是将硝化控制在形成亚硝酸阶段,阻止亚硝酸的进一步硝化,然后直接进行反硝化。本文结合国内外的研究,对短程硝化脱氮技术的实现途径进行了概括和探讨,对该工艺的开发应用(如S日ARON工艺、OLANO工艺、CANON工艺和生物膜/活性污泥法结合的短程硝化反硝化工艺)作了简要综述,并指出了该工艺的技术优势和应用价值。关健词:短程硝化一反石削七;s日A日oN工艺;oLANol艺;eA闪oN工艺中图分类号:X703文献标识码:AResearellAdvaneeinShortcutNitrinieation一denitriifeationBiologicalNitrogenRemovalTechniqueHOUWen一ia,YINLian一qing(DePartmentofEnvironmentalSeience&Engineering,NorthChinaEleetriepowerUniversity,Baoding071003,China)Abstraet:ThebiologiealProeessofnitrogenremovalviashorteutnitriifeation一denitriifeation15toeontrolthenitriifcationtothenitrousaeidstage,Preventingmorenitrifying,thenearryonanti-nitriifeationdireetly.ThisPaPereombinesdomestieandinternationalreseareh,generalizeseveralwaysoftherealizationofshortcutnitriifcationtoremovenitrogenandinquiryintothemteehnieaIly,makethesyno一PsisoverviewtothedeveloPmentandaPPlicationofthiscraft(suehaseraftofSHARON,eraftofOLAND,craftofCANONandBiomembrane/AetivatedsludgeProeess),andPointouttheteehniealadvantageandaPPliealvalueofthiseraftKeywords:shorteutnitriifeation一denitriifeation;eraftofSHARON:eraft一ofOLAND:eraftofCANON1概述随着工业的发展与人们生活水平的提高,废水脱氮愈益受到重视。废水的生物脱氮就是模拟自然生态环境中氮的循环,利用专性好氧硝化菌和兼性反硝化菌的联合作用,将水中以各种形态存在的氮转化为氮气逃逸到大气中去。传统的全程硝化反硝化生物脱氮工艺在废水脱氮方面起到了一定的作用,但仍存在一些问题。如硝化菌增殖速度慢引起总水力停留时间较长,高浓度的氨氮进水会抑制硝化菌的生长等。近几年来人们重新审视传统的生物脱氮工艺,发展了几种新型的脱氮工艺,尤其对短程硝化反硝化生物脱氮技术进行了较为深入的研究。2短程硝化反硝化的作用机理及其技术优势短程硝化反硝化生物脱氮就是将硝化过程控制在N02阶段,然后在缺氧条件下进行反硝化,也就是不完全硝化反硝化生物脱氮。长期以来,无论在废水生物脱氮理收稿日期:2005一05一12论上还是在工程实践中都认为要使水中的氨态氮得以从水中去除必须经过典型的硝化反硝化过程,即要经由NH一l十一N一N山一N03一N伍一N:的过程,这基于以下几个方面的原因:首先,若硝化不完全,所得的N伽一是“三致”物质,对受纳水体造成再污染,因而要尽量避免硝化不完全;其次,N02一耗氧,会影响出水水质:最后,从化学反应的消耗的能量角度来看,在稳态条件下也不会有N。:-的积累。而实际上,从氮的微生物转化过程来看,氨被氧化成硝酸是由两类独立的细菌完成的两个不同反应,应该可以分开。对于反硝化菌,无论是N03还是NOZ一都可以作为最终受氢体,因此整个生物脱氮过程也可以NH4+一N~N02一NZ一这样的途径来完成,即短程硝化反硝化。比较两种途径,很明显,短程硝化反硝化比全程硝化反硝化减少了NOZ一N03一和N03一~N伪一两步反应,这使得短程硝化反硝化生物脱氮具有以下优点:①氧化过程的缩短,可节省氧的供应量,降低能耗,需氧量和所需电子供体量分别减少25%和40%:②反峭化过程的缩短,作者简介:侯文佳(1982一,女,河南新乡人,华北电力大学硕士生,主要从事水与废水处理方面的研究赚38纂}200505环值技木.!愿t。杰。r伙p。嘿文章编号:’。0个7“。4〔2005,05一0038一03藻犀缎{短程硝化一反硝化生物脱氮工艺的研究进展侯文佳,尹连庆(华北电力大学环境科学与工程学院,河北保定071003)摘要:短程硝化反硝化生物脱氮工艺是将硝化控制在形成亚硝酸阶段,阻止亚硝酸的进一步硝化,然后直接进行反硝化。本文结合国内外的研究,对短程硝化脱氮技术的实现途径进行了概括和探讨,对该工艺的开发应用(如S日ARON工艺、OLANO工艺、CANON工艺和生物膜/活性污泥法结合的短程硝化反硝化工艺)作了简要综述,并指出了该工艺的技术优势和应用价值。关健词:短程硝化一反石削七;s日A日oN工艺;oLANol艺;eA闪oN工艺中图分类号:X703文献标识码:AResearellAdvaneeinShortcutNitrinieation一denitriifeationBiologicalNitrogenRemovalTechniqueHOUWen一ia,YINLian一qing(DePartmentofEnvironmentalSeience&Engineering,NorthChinaEleetriepowerUniversity,Baoding071003,China)Abstraet:ThebiologiealProeessofnitrogenremovalviashorteutnitriifeation一denitriifeation15toeontrolthenitriifcationtothenitrousaeidstage,Preventingmorenitrifying,thenearryonanti-nitriifeationdireetly.ThisPaPereombinesdomestieandinternationalreseareh,generalizeseveralwaysoftherealizationofshortcutnitriifcationtoremovenitrogenandinquiryintothemteehnieaIly,makethesyno一PsisoverviewtothedeveloPmentandaPPlicationofthiscraft(suehaseraftofSHARON,eraftofOLAND,craftofCANONandBiomembrane/AetivatedsludgeProeess),andPointouttheteehniealadvantageandaPPliealvalueofthiseraftKeywords:shorteutnitriifeation一denitriifeation;eraftofSHARON:eraft一ofOLAND:eraftofCANON1概述随着工业的发展与人们生活水平的提高,废水脱氮愈益受到重视。废水的生物脱氮就是模拟自然生态环境中氮的循环,利用专性好氧硝化菌和兼性反硝化菌的联合作用,将水中以各种形态存在的氮转化为氮气逃逸到大气中去。传统的全程硝化反硝化生物脱氮工艺在废水脱氮方面起到了一定的作用,但仍存在一些问题。如硝化菌增殖速度慢引起总水力停留时间较长,高浓度的氨氮进水会抑制硝化菌的生长等。近几年来人们重新审视传统的生物脱氮工艺,发展了几种新型的脱氮工艺,尤其对短程硝化反硝化生物脱氮技术进行了较为深入的研究。2短程硝化反硝化的作用机理及其技术优势短程硝化反硝化生物脱氮就是将硝化过程控制在N02阶段,然后在缺氧条件下进行反硝化,也就是不完全硝化反硝化生物脱氮。长期以来,无论在废水生物脱氮理收稿日期:2005一05一12论上还是在工程实践中都认为要使水中的氨态氮得以从水中去除必须经过典型的硝化反硝化过程,即要经由NH一l十一N一N山一N03一N伍一N:的过程,这基于以下几个方面的原因:首先,若硝化不完全,所得的N伽一是“三致”物质,对受纳水体造成再污染,因而要尽量避免硝化不完全;其次,N02一耗氧,会影响出水水质:最后,从化学反应的消耗的能量角度来看,在稳态条件下也不会有N。:-的积累。而实际上,从氮的微生物转化过程来看,氨被氧化成硝酸是由两类独立的细菌完成的两个不同反应,应该可以分开。对于反硝化菌,无论是N03还是NOZ一都可以作为最终受氢体,因此整个生物脱氮过程也可以NH4+一N~N02一NZ一这样的途径来完成,即短程硝化反硝化。比较两种途径,很明显,短程硝化反硝化比全程硝化反硝化减少了NOZ一N03一和N03一~N伪一两步反应,这使得短程硝化反硝化生物脱氮具有以下优点:①氧化过程的缩短,可节省氧的供应量,降低能耗,需氧量和所需电子供体量分别减少25%和40%:②反峭化过程的缩短,作者简介:侯文佳(1982一,女,河南新乡人,华北电力大学硕士生,主要从事水与废水处理方面的研究赚38纂}200505环值技木.}愿七e杰er伙p)嘿该工艺由比利时Gent微生物生态实验室开发。该工艺的关键是控制溶解氧,使硝化部分进行到亚硝酸阶段,由于缺乏电子供体02,NH4+氧化不得不以N02一作为电子供体产生NZ。轻胺对NH犷和NOZ一的去除有促进作用,此间至少有AMO和HAO两种酶参与反应。关于该工艺的机理尚未完全研究清楚。该工艺总的化学反应式:NH咬十+0.7502~0.5NZ+1.5HZo+H+与传统脱氮工艺相比,OLAND工艺可以节省电子供体、碱度和氧气。③CANON工艺该工艺是一个在好氧反应器中限制溶解氧的情况下,部分硝化和厌氧氨氧化的结合,有两类细菌合作完成,硝化菌氧化氨成亚硝酸盐消耗了反应器中的氧,造成缺氧环境有利于氨的厌氧氧化的发生。该工艺的实质是控制DO的浓度来实现短程硝化反硝化。硝酸菌与亚硝酸菌对氧的亲和性不同以及传质限制等因素影响两种细菌的数量。在低DO/NH3一N比值的情况下,亚硝酸菌占优势。环境中的NH3一N与DO是决定CANON工艺的两个关键因素。目前该工艺在世界上亦尚处于研究阶段,并没有真正得到工程应用。④生物膜/活性污泥法结合的短程硝化反硝化工艺该工艺由刘俊新等在国内首先应用于处理焦化废水中,提出将生物膜与活性污泥法相结合,在好氧与厌氧反应器内采用悬浮污泥,控制好氧池内只进行亚硝化型硝化,在缺氧池中充分利用原污水有限的碳源进行反硝化。该工艺中,缺氧反应器内安装填料,反硝化菌在其上附着生长,始终处于最佳生长状态,不需搅拌设备:原水中的有机物被完全用于反硝化,反硝化效率增加;工艺布置灵活,可用于污水脱氮除磷,也可仅用于含高浓度氨氮废水的脱氮,且便于现有设施的改造。5结束语如今氮污染愈益严重,各国对污水排放标准中氮的含量提出了更严格的要求。短程硝化反硝化生物脱氮具有降低能耗、节约碳源、减少污泥产量和占地面积少的优点而受到普遍关注,且公认为是一种高效生物脱氮途径。由于该工艺对反应环境要求较高,目前其大规模的工业应用受到限制,还需进一步研究。参考文献:11]BalmelleB,NguyenM,CaPdevilleB,etal.Studyoffaetorseontrollingnitritebuild一uPinbio