氨氮廢水處理技術之生物法

4.1傳統(tǒng)生物脫氮技術

傳統(tǒng)生物法是在各種微生物作用下，經過硝化、反硝化等一系列反應將廢水中的氨氮轉化為氮氣，從而達到廢水治理的目的。傳統(tǒng)生物法去除氨氮需要經過兩個階段，第一階段為硝化過程，在有氧條件下硝化菌將氨轉化為亞硝酸鹽和硝酸鹽;第二階段為反硝化過程，在無氧或低氧條件下，反硝化菌將污水中的硝酸鹽和亞硝酸鹽轉化為氮氣。傳統(tǒng)生物法去除氨氮的機理如下:

工程應用中主要有A/0、A~2/O,UCT,氧化溝以及SBR工藝等，是生物脫氮工業(yè)中應用較為成熟的方法。影響生物脫氮技術的因素主要有:PH值、溫度、溶解氧、有機碳源等。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，工程實踐表明，該工藝運行穩(wěn)定且處理效果好，出水水質達到GB8978-1996規(guī)定中的二級標準。

吉林化學工業(yè)集團公司污水處理廠采用A/0法處理綜合廢水，氨氮去除率達到68%。王震等人對二級缺氧一好氧生物脫氮技術在味精行業(yè)廢水處理中的應用進行檢測，結果表明，處理效果持續(xù)穩(wěn)定，氨氮的去除率可達到94%以上，實現(xiàn)了味精廢水氨氮達標排放要求。

傳統(tǒng)生物法處理氨氮廢水具有效果穩(wěn)定、操作簡單、不產生二次污染、成本較低等優(yōu)點。該法也存在一些弊端，如當廢水中C/N比值較低時必須補充碳源，對溫度要求相對嚴格，低溫時效率低，占地面積大，需氧量大，有些有害物質如重金屬離子等對微生物有壓制作用，需在進行生物法之前去除，此外，廢水中，氨氮濃度過高對硝化過程也產生抑制作用，所以在處理高濃度氨氮廢水前應進行預處理，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

4.2.1同時硝化反硝化（SND）

當硝化與反硝化在同一個反應器中同事進行時，稱為同時消化反硝化（SND）。廢水中的溶解氧受擴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繁殖，越深入絮體或膜內部，溶解氧濃度越低，產生缺氧區(qū)，反硝化菌占優(yōu)勢，從而形成同時消化反硝化過程。影響同時消化反硝化的因素有PH值、溫度、堿度、有機碳源、溶解氧及污泥齡等。

楊青等人實驗室小試證明了Carrousel氧化溝中有同時硝化/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在Carrousel氧化溝中同時發(fā)生。張曄等人研究生活污水的處理。認為CODCr越高，反硝化越全，TN去除效果越好。溶解氧對同時硝化反硝化的影響較大，溶解氧控制在0.5~2mg/L時，總氮去除效果好。

同時硝化反硝化法節(jié)省反應器，縮短反應時間，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反應器中，先在有氧的條件下，利用氨氧化細菌將氨氧化成亞硝酸鹽，然后在缺氧的條件下，以有機物或外加碳源作電子供體，將亞硝酸鹽直接進行反硝化生成氮氣。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。試驗結果表明:對于不含海水的城市生活污水，提高溫度有利于實現(xiàn)短程硝化，生活污水中海水比例為30%時中溫條件下可以較好地實現(xiàn)短程硝化。Delft工業(yè)大學開發(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，使硝酸菌失去競爭，同時通過控制污泥齡淘汰硝酸菌，使硝化反應處于亞硝化階段。

根據亞硝酸菌與硝酸菌對氧親和力的不同，Gent微生物生態(tài)實驗室開發(fā)出OLAND工藝，通過控制溶解氧淘汰硝酸菌，來實現(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果表明，進水COD,氨氮,TN和酚的濃度分別為1201.6,510.4,540.1和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和0.4mg/L，相應的去除率分別為83.6%,97.2%、66.4%和99.6%。

pH做為基本的污水指標，勢必成為供求的熱點，這對廣大的E-1312 pH電極制造商，比如美國BroadleyJames來說是個重大利好。美國BroadleyJames做為老牌的E-1312 pH電極制造商，必將為中國的環(huán)保事業(yè)帶來可觀的經濟效益。我們美國BroadleyJames生產的E-1312 pH電極經久耐用，質量可靠，測試準確，廣泛應用于各級環(huán)保污水監(jiān)測以及污水處理過程。

短程硝化反硝化過程不經歷硝酸鹽階段，節(jié)約生物脫氮所需碳源。對于低C/N比的氨氮廢水具有一定的優(yōu)勢。短程硝化反硝化具有污泥量少，反應時間短，節(jié)約反應器體積等優(yōu)點。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氣的過程。

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

結果表明，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)鹽度條件下，未馴化污泥的厭氧氨氧化活性比對照(無鹽水質條件)低67.5%;馴化污泥的厭氧氨氧化活性比對照低45.1%。由高鹽度環(huán)境轉移到低鹽度環(huán)境〔無鹽水)時，馴化污泥的厭氧氨氧化活性可提高43.1%。但反應器長期運行于高鹽度條件下，容易出現(xiàn)功能衰退。

與傳統(tǒng)生物法相比，厭氧氨氧化無需外加碳源，需氧量低，無需試劑進行中和，污泥產量少，是較經濟的生物脫氮技術。厭氧氨氧化的缺點是反應速度較慢，所需反應器容積較大，且碳源對厭氧氨氧化不利，對于解決可生化性差的氨氮廢水具有現(xiàn)實意義。