1、知識水壩（豆丁網(wǎng)pologoogle）傾心為您整理（雙擊刪除）高濃度含氨廢水的厭氧脫氮研究進展近幾年來，荷蘭delft大學等研究者在流化床反應器中發(fā)現(xiàn)了一種新的高濃度含氨廢水的脫氮反應過程1，并提出了一系列新工藝，如anammox、sharon和oland等。這些工藝基于對氮生物循環(huán)的新發(fā)現(xiàn)，為廢水生物脫氮處理提供了新的途徑。1anammox工藝厭氧氨氧化(anaerobic ammonia oxidation)是在嚴格的缺氧條件下以no2-作為電子受體，利用自養(yǎng)菌將氨直接氧化為氮氣而實現(xiàn)脫氮的工藝26。研究表明，氨厭氧氧化產(chǎn)生的一分子氮氣中一個氮原子來自no2-，而另一氮原子則來自于氨，對氨

2、的最大去除速率可達1.2mmol/(lh)，氧化1mol氨需要消耗0.6mol的no2-，并由此產(chǎn)生0.8mol的氮氣。羥胺(nh2oh)和聯(lián)氨(n2h4)是厭氧氨氧化過程的中間產(chǎn)物，其中羥胺為最可能的電子受體，而羥胺本身則是由hno2產(chǎn)生的4。當反應系統(tǒng)中有過量的羥胺和氨時將發(fā)生暫時的n2h4積累。聯(lián)氨向氮氣的轉化被認為是通過將no2-還原為羥胺同時產(chǎn)生等量的電子而實現(xiàn)的，但該反應是在同種酶的不同部位發(fā)生no2-的還原和羥胺的氧化還是通過由電子轉移鏈相連接的不同酶系統(tǒng)的催化反應實現(xiàn)的尚待進一步研究。研究表明，anammox過程是由自養(yǎng)菌(candidatus brocadia anammox

3、idans)完成的7、8，它被認為同時具有將no2-氧化為no3-的功能，但生長緩慢(ph=8、溫度為40時的生長世代期為11d2)。egli等人采用生物轉盤處理含高濃度氨的垃圾填埋場滲濾液的研究表明，污泥中的candidatus brocadia anammoxidans占90.9%，且對po43-和no2-均具有很高的抗性(最大耐受濃度分別達20mmol/l和13mmol/l，在低濃度時具有較高的活性)，對ph值的適應范圍為6.59，最適ph值和溫度分別為8和375。目前，尚未完全了解此類微生物的特性，但已發(fā)現(xiàn)其具有不規(guī)則的細胞結構和外形5、7、8。在anammox過程中，自養(yǎng)反硝化菌的電

4、子受體是no2-而不是no2-，氨則是電子供體。strous等人采用20個不同型式的流化床反應器對合成基質的研究表明3，反應器系統(tǒng)的基質轉化速率可達3.0kgnh4+-n/(m3d)，no2-和氨的平均去除率分別達99.5%和84.6%，流化床中生物量的最大比活性約為25 nmolnh4+/(minmg-1)，同化1molco2需要氧化24mol的氨，增長速率為0.001h-1，相當于世代時間為29d。同時發(fā)現(xiàn)，反應過程能否順利進行與反應器中no2-和氨是否同時存在密切相關，其反應的主要產(chǎn)物為氮氣，同時約有5%17%的no2-被轉化為no3-，氨、no2-和所產(chǎn)生的no3-量的比例為11.31

5、0.222。 參與anammox過程的細菌首先是在進水僅含氨和no2-的流化床反應器中發(fā)現(xiàn)的。微生物在流化床內以生物膜的形式生長在砂粒載體的表面，但對此類細菌的培養(yǎng)效果并不十分理想，其原因是實驗室規(guī)模的流化運行比較困難，其對生物體的截留量往往不足以滿足此類細菌的需要。采用sbr作為anammox反應器的研究表明：在沉淀階段絮凝體沉降迅速，污泥截留率可達90%，即具有很強的生物體截留能力，利于anammox細菌的生長。sbr反應器的生物量中anammox細菌的比例高達74%，而流化床反應器中則為64%，即sbr對anammox細菌的選擇性要好于流化床。sbr反應器的運行條件穩(wěn)定9。與傳統(tǒng)的硝化反

6、硝化脫氮工藝相比，anammox工藝具有以下特點：需氧量低，運轉費用低。在anammox過程中氨是在與no2-同時存在的條件下直接轉化為氮氣而實現(xiàn)脫氮的，其中氨和no2-的比例為11.315，即在anammox過程中并不需要將氨徹底氧化為no3-，而僅需轉化為no2-，即為部分氧化(或硝化)，因而所需的供氧量可大大降低。不需要外加碳源。由于實現(xiàn)anammox過程的微生物為自養(yǎng)菌，因而無需傳統(tǒng)硝化反硝 化工藝中反硝化菌(異養(yǎng)菌)所必需的碳源。原水中無足夠的no2-可供利用時需外加no2-。2sharon工藝sharon工藝遵循短程反硝化原理，是基于no2-的高效脫氨單反應器工藝的簡稱10。該工藝

7、是高濃度含氨(5 000 mg/l)廢水的理想處理工藝。它是一個無需污泥截留 的單個cstr(continuous stirred tank reactor)反應器，在溫度25 (一般為3040 )的條件下可通過種群篩選產(chǎn)生大量的亞硝化菌，并使硝化過程穩(wěn)定地控制在亞硝化階段(以no2-為硝化終產(chǎn)物)，可節(jié)省能耗及外加碳源(電子供體)。硝化菌能快速地將no2-氧化為no3-，而在傳統(tǒng)的工藝中則很難將硝化控制在亞硝化階段。在sharon工藝中硝化菌的生長速度明顯低于亞硝化菌，故通過完全混合反應器并控制短暫的停留時間(如1d )及高溫條件可有效控制硝化菌的生長，通過間歇曝氣可實現(xiàn)對脫氮和ph值的控制

8、。該工藝可節(jié)省25%的供氧和40%的碳源，適用于具有脫氮要求的場合。當該工藝與anammox工藝聯(lián)用時，僅需將50%的氨轉化為no2-，從而不僅無需外加no2-，而且由于大多數(shù)厭氧處理出水中含有以co32-形式存在的堿度(可補償因完全硝化造成的堿度消耗)而無 需外加堿度物質。sharon工藝運行的關鍵是通過對停留時間和溫度的控制來抑制硝化菌的生長。在處理過程中可進行定期的反硝化以控制ph值。在1.5 l反應器試驗的基礎上，根據(jù)反應動力學和化學計量物料平衡關系原理，于1998年在荷蘭的rotterdam dokhaven污水處理廠設計并投入運行了處理規(guī)模為1 500m3/d 的生產(chǎn)性sharon

9、工藝，其去除1 kgnh4+-n的投資估算為1.7美元11。3oland工藝比利時微生物生態(tài)實驗室于1998年培養(yǎng)了一種用于高濃度含氨廢水處理的自養(yǎng)硝化菌，其關鍵特征是能通過自身供氧而將硝化過程控制在亞硝化階段，電子受體不足時可消耗其自身(即消耗no2-)來氧化氨。oland工藝即是由自養(yǎng)硝化菌作為生物催化劑所發(fā)生的氧化還原除氮，為氧控自養(yǎng)硝化反硝化的簡稱10、12。據(jù)報道，該工藝可比傳統(tǒng)的硝化反硝化工藝節(jié)省供氧62.5%，節(jié)省電子供體(碳源)100%。在上述氧化還原反應中，亞硝化菌可獲得足夠的能量以維持其生長。控制該過程的關鍵參數(shù)是氧濃度。目前存在的問題是，在混合菌群連續(xù)運行的條件下尚難以對

10、氧和污泥的ph值進行良好的控制。若可通過化學計量方法合理地控制氧的供給，即可使污泥處于亞硝化階段。實驗室研究表明，該工藝對的去除效率相當高50mgtn/(ld)。4厭氧脫氮工藝的應用近幾年，對厭氧氨氧化工藝的研究已由反應原理、微生物特性及控制條件等方面轉向人工和實際廢水的處理效果方面，尤其對去除污泥消化上清液中氨的可行性進行了較多研究。由于消化池上清液的ph值和溫度分別為7.08.5和3037，均在anammox微生物的最優(yōu)生長條件范圍內，故此類微生物對消化池上清液具有良好的適應性。采用實驗室規(guī)模的生物流化床反應器(2l)處理消化池上清液的研究進一步表明，anammox工藝可有效地去除廢水中的

11、氨和no2-，反應器的氮負荷由0.46kgtn/(m3d)增加到約2.6 kgtn/(m3d)，氮的轉化率由0.05kgtn/(kgssd)提高到0.26kgtn/(kgssd)，對消化池上清液中氨和no2-的去除率分別達到88%和99%(表1)3、13。以上有關研究中反應器內的no2-是由人工投加的，而在實際應用中no2-必須通過合理的工藝設計或通過生物轉化實現(xiàn)處理系統(tǒng)中no2-的自給，sharon工藝便是其中之一。表1anammox流化床和sharon反應器處理效果參數(shù)shanron工藝anammox工藝氨負荷kgnh4+-n/(m3d)0.631.00.241.34no2-負荷kgno2

12、-/(m3d)0.221.29氮負荷kgtn/(m3d)0.631.00.462.63出水nh4+-n(mg/l)19927(85)出水no2-(mg/l)4693(3)nh4+-n去除率(%)769088(9)no2-去除率(%)99(2)污泥負荷kgtn/(kgssd)10.30.050.26注：shanron工藝中的氨負荷與進水濃度成正比；anammox工 藝中的no2-是外加的。荷蘭delft大學kluyver生物技術學院采用sharonanammox聯(lián)用工藝(圖1)處理污泥消化池上清液的研究表明，在不控制shanron反應器內ph值的條件下且進水tn負荷為0.8 kgtn/(m3d)

13、時，上清液中的氨大部分被轉化為no2-，而所產(chǎn)生的no3-僅占總nox-n的11%，所產(chǎn)生的氨和no2-混合液適于采用anammox工藝進行處理13。sharon反應器出水進入anammox流化床反應器，因no2-濃度有限而被徹底去除并獲得了83%的去除率。目前，有關聯(lián)用工藝的優(yōu)化及實際應用尚待進一步研究。研究表明，以anammox途徑實現(xiàn)氨厭氧氧化的先決條件是在同一反應器中同時存在氨和no2-，且反應器處于無氧狀態(tài)。產(chǎn)生no2-的有效途徑有二：一是限制反應器的供氧以利于no2-的形成并抑制no3-的生成；二是限制反應器中反硝化所需的電子供體(如硫化物或有機物等)的數(shù)量以限制反硝化的發(fā)生。以上

14、措施在廢水處理廠中易于實現(xiàn)，由此可促進anammox微生物的大量繁殖。此外，廢水中高濃度的氨與限制供氧相結合，可獲得氨和no2-在反應器中同時存在的條件。采用生物轉盤處理氨濃度為200400mg/l的垃圾填埋場滲濾液的anammox研究表明，對氮的去除率可達70%90%14。5結語上述新工藝為研究和應用更為節(jié)能、更為有效的生物脫氮方法開辟了新的前景，但目前這些工藝尚處于理論研究和應用的初步階段，還有許多問題需要解決，包括：如何在工程實際中合理控制運行條件以實現(xiàn)這些工藝的實用化和長期穩(wěn)定運行；如何合理地組合工藝以提供亞硝化菌生長所需的環(huán)境條件并獲得所需的生物量；由于no2-是一種強活性物質，可與

15、芳香胺及其他芳香類物質反應而產(chǎn)生有害的亞硝化和硝化副產(chǎn)物，因而對此有必要作一些研究；需對有關微生物的特性作進一步深入研究。感謝您的使用 “小萍，晚上10點以后你為什么老關機？”陳飛很直接的發(fā)過來一條這樣的疑問。有些按捺不住心頭的怒火得力萍想起白天母親那無休止的嘮叨，在看看陳飛所發(fā)過來的令人氣憤的短信，。平日有著高雅素養(yǎng)的她也很難一下子控制住心頭怒火中燒的情緒，“我忙忙碌碌一整天，下班以后我只想回家安安靜靜好好的睡一覺，沉沉香甜的睡夢中，我不想被外界的因素所打擾，這就是我下班以后回家立刻關機的原因。陳飛你問這話到底是什么意思？”氣憤填膺的李萍立刻回復著陳飛。“我知道你白天為了飯店的生意勞碌不堪的

16、，但是白天再累晚上下班以后也不至于回家就倒頭大睡呀，你難道沒有別的娛樂愛好嗎？”陳飛這個令李萍還在躊躇考驗的男人竟然還在不知深淺的試探著。“什么娛樂項目？你難道說的是找一群人在一起花天酒地的吃喝？還是閑得無聊漫無目的的在大街上瞎溜達？還是醉醺醺的在酒醉迷離中鬼哭狼嚎？陳飛，我告訴你，我沒有那多閑心和空閑的時間去干那些令人覺得無聊的事情”。看到陳飛竟然說出如此之話李萍徹底的被激怒了。“小萍。我不是那個意思，你真的誤會我的意思了。我就是覺得你平日認識的朋友也是很多的，并且你也是非常的熱情好客的。既然你的交友圈子廣泛，晚上不至于就這樣按部就班的在家蒙頭大睡吧？”當一個男人表露內心所想的時候，小肚雞腸或者說有點自私的男人本色也就顯露無疑。“那晚上我不睡覺我能去干嘛？陳飛，你到底想對我說些什么，如果你真的想知道什么你就直接對我說，你又何必拐彎抹角的用話語來傷人那？ ”“小萍，我說的真的不是那個意思，我就是隨便的問一句。你千萬別生氣，我真的沒有別的意思。”李萍的回復出乎陳飛意料，他覺得他的話令對方生氣了。“陳飛，我沒有生氣，我為什么要生氣？我可以拍著胸脯對天發(fā)誓，我沒干什么見不得人的事情。陳飛，我再告訴你一遍，以后不管白天你怎么發(fā)短信我都會全天開機，可是到了晚上我十點鐘準時關機，所以晚上10點以后你就別打我電話了。還有你覺得咱們有相處下去的必要，我就當什么都沒發(fā)生過，照常