高浓度含氨废水的厌氧脱氮研究进展

《高浓度含氨废水的厌氧脱氮研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、高浓度含氨废水的厌氧脱氮研究进展　　近几年来，荷兰Delft大学等研究者在流化床反应器中发现了一种新的高浓度含氨废水的脱氮反应过程[1]，并提出了一系列新工艺，如ANAMMOX、SHARON和OLAND等。这些工艺基于对氮生物循环的新发现，为废水生物脱氮处理提供了新的途径。1　ANAMMOX工艺　　厌氧氨氧化(ANaerobicAMMoniaOXidation)是在严格的缺氧条件下以NO2-作为电子受体，利用自养菌将氨直接氧化为氮气而实现脱氮的工艺[2～6]。研究表明，氨厌氧氧化产生的一分子氮气中一个氮原子

2、来自NO2-，而另一氮原子则来自于氨，对氨的最大去除速率可达1.2mmol/(L·h)，氧化1mol氨需要消耗0.6mol的NO2-，并由此产生0.8mol的氮气。羟胺(NH2OH)和联氨(N2H4)是厌氧氨氧化过程的中间产物，其中羟胺为最可能的电子受体，而羟胺本身则是由HNO2产生的[4]。当反应系统中有过量的羟胺和氨时将发生暂时的N2H4积累。联氨向氮气的转化被认为是通过将NO2-还原为羟胺同时产生等量的电子而实现的，但该反应是在同种酶的不同部位发生NO2-的还原和羟胺的氧化还是通过由电子转移链相连接的

3、不同酶系统的催化反应实现的尚待进一步研究。　　　　研究表明，ANAMMOX过程是由自养菌(CandidatusBrocadiaanammoxidans)完成的[7、8]，它被认为同时具有将NO2-氧化为NO3-的功能，但生长缓慢(pH=8、温度为40℃时的生长世代期为11d[2])。Egli等人采用生物转盘处理含高浓度氨的垃圾填埋场渗滤液的研究表明，污泥中的CandidatusBrocadiaanammoxidans占90.9%，且对PO43-和NO2-均具有很高的抗性(最大耐受浓度分别达20mmol/L

4、和13mmol/L，在低浓度时具有较高的活性)，对pH值的适应范围为6.5～9，最适pH值和温度分别为8和37℃[5]。目前，尚未完全了解此类微生物的特性，但已发现其具有不规则的细胞结构和外形[5、7、8]。　　在ANAMMOX过程中，自养反硝化菌的电子受体是NO2-而不是NO2-，氨则是电子供体。Strous等人采用20个不同型式的流化床反应器对合成基质的研究表明[3]，反应器系统的基质转化速率可达3.0kgNH4+-N/(m3·d)，NO2-和氨的平均去除率分别达99.5%和84.6%，流化床中生物量的

5、最大比活性约为25nmolNH4+/(min·mg-1)，同化1molCO2需要氧化24mol的氨，增长速率为0.001h-1，相当于世代时间为29d。同时发现，反应过程能否顺利进行与反应器中NO2-和氨是否同时存在密切相关，其反应的主要产物为氮气，同时约有5%～17%的NO2-被转化为NO3-，氨、NO2-和所产生的NO3-量的比例为1∶1.31∶0.22[2]。　　参与ANAMMOX过程的细菌首先是在进水仅含氨和NO2-的流化床反应器中发现的。微生物在流化床内以生物膜的形式生长在砂粒载体的表面，但对此

6、类细菌的培养效果并不十分理想，其原因是实验室规模的流化运行比较困难，其对生物体的截留量往往不足以满足此类细菌的需要。采用SBR作为ANAMMOX反应器的研究表明：①在沉淀阶段絮凝体沉降迅速，污泥截留率可达90%，即具有很强的生物体截留能力，利于ANAMMOX细菌的生长。②SBR反应器的生物量中ANAMMOX细菌的比例高达74%，而流化床反应器中则为64%，即SBR对ANAMMOX细菌的选择性要好于流化床。③SBR反应器的运行条件稳定[9]。　　与传统的硝化反硝化脱氮工艺相比，ANAMMOX工艺具有以下特点

7、：①需氧量低，运转费用低。在ANAMMOX过程中氨是在与NO2-同时存在的条件下直接转化为氮气而实现脱氮的，其中氨和NO2-的比例为1∶1.31[5]，即在ANAMMOX过程中并不需要将氨彻底氧化为NO3-，而仅需转化为NO2-，即为部分氧化(或硝化)，因而所需的供氧量可大大降低。②不需要外加碳源。由于实现ANAMMOX过程的微生物为自养菌，因而无需传统硝化反硝化工艺中反硝化菌(异养菌)所必需的碳源。③原水中无足够的NO2-可供利用时需外加NO2-。2　SHARON工艺　　SHARON工艺遵循短程反硝化原

8、理，是基于NO2-的高效脱氨单反应器工艺的简称[10]。该工艺是高浓度含氨(＞5000mg/L)废水的理想处理工艺。它是一个无需污泥截留的单个CSTR(ContinuousStirredTankReactor)反应器，在温度＞25℃(一般为30～40℃)的条件下可通过种群筛选产生大量的亚硝化菌，并使硝化过程稳定地控制在亚硝化阶段(以NO2-为硝化终产物)，可节省能耗及外加碳源(电子供体)。硝化菌能快速地将NO2-