1、    含氮廢水的生物脫氮技術(shù)    崔曉芳【摘要】城市污水中氮和磷的含量較高，是造成水體富營養(yǎng)化的最主要原因，因此對于城市污水處理廠來說，脫氮除磷是工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題。傳統(tǒng)的生物脫氮采用的是硝化、反硝化工藝，但存在著許多問題。目前，廢水生物脫氮已經(jīng)成為水污染控制的一個重要研究方向。本文對生物脫氮技術(shù)進(jìn)行了探討，希望對相關(guān)人士有所幫助。【關(guān)鍵詞】含氮廢水；生物脫氮技術(shù)一、前言城市污水的來源包括城市居民生活污水、城市工業(yè)廢水和降水等，污水中的氮、磷污染物含量很大，如果未經(jīng)處理或脫氮除磷效果不佳就會造成水體富營養(yǎng)化，從而使水質(zhì)惡化，水體生態(tài)環(huán)境被破壞，水生

2、動植物大量死亡等，使水污染和水資源短缺的情況加劇，因此對于城市污水處理廠來說，脫氮除磷已經(jīng)成為其工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題。目前對城市污水脫氮除磷的工藝主要包括反硝化除磷、同步硝化反硝化、短程硝化反硝化以及厭氧氨氧化等，本文主要對這幾種工藝進(jìn)行了簡要的介紹。二、生物脫氮除磷機(jī)理傳統(tǒng)的生物脫氮理論認(rèn)為生物脫氮是由氨化、硝化、反硝化三個步驟及微生物的同化作用來完成。在污水處理過程中，污水中的一部分氮被同化為微生物細(xì)胞的組成部分，微生物得到增殖。污水生物除磷技術(shù)來源于微生物好氧吸磷現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)。磷在自然界以2種狀態(tài)存在：可溶態(tài)或顆粒態(tài)。所謂的除磷就是把水中溶解性磷轉(zhuǎn)化為顆粒性磷，達(dá)到磷水分離。廢水在生物處理

3、中，在厭氧條件下，聚磷菌的生長受到抑制，為了自身的生長便釋放出其細(xì)胞中的聚磷酸鹽，同時產(chǎn)生利用廢水中簡單的溶解性有機(jī)基質(zhì)所需的能量，稱該過程為磷的釋放。進(jìn)入好氧環(huán)境后，活力得到充分恢復(fù)，在充分利用基質(zhì)的同時，從廢水中攝取大量溶解態(tài)的正磷酸鹽，從而完成聚磷的過程。三、傳統(tǒng)生物脫氮工藝存在的問題硝化菌群增值速度慢，系統(tǒng)總水力停留時間較長、有機(jī)負(fù)荷較低，增加基建投資運(yùn)行費(fèi)用；（1）反硝化時需另加碳源，增加運(yùn)行費(fèi)用；（2）硝化過程需投加堿中和，增加了處理費(fèi)用；（3）氨氮完全硝化需要大量的氧，使動力費(fèi)用增加；（4）系統(tǒng)抗沖擊能力弱，高濃度氨氮和亞硝酸鹽進(jìn)水會抑制硝化菌的生長；（5）同時進(jìn)行污泥回流和硝化

4、液回流，增加了動力消耗及運(yùn)行費(fèi)用；（6）運(yùn)行控制相對較為復(fù)雜等。四、脫氮新技術(shù)1、反硝化除磷反硝化除磷菌（dprb-denitrifying phosphorus removing bacteria）能在缺氧，有硝酸鹽的環(huán)境下聚磷。dpb的生物聚/放磷作用被荷蘭代爾夫特工業(yè)大學(xué)（tu delft）和日本東京大學(xué)（ut）研究人員所證實(shí)，它具有同pao極為相似的除磷原理，只是氧化細(xì)胞內(nèi)貯存的pha時電子受體不同而已（pao為o2，而dpb為no3-）。在缺氧（無o2但存在no3-）條件下，反硝化除磷細(xì)菌dpb能夠像在好氧條件下一樣，利用硝酸氮充當(dāng)電子受體，產(chǎn)生同樣的生物攝磷作用在生物攝磷的同時，硝

5、酸氮被還原為氮?dú)猓@使得攝磷和反硝化（脫氮）這兩個不同的生物過程借助同一個細(xì)菌在同一個環(huán)境中完成，反硝化除磷細(xì)菌能將反硝化脫氮和生物除磷這兩個原本認(rèn)為彼此獨(dú)立的作用合二為一。攝磷和脫氮過程的結(jié)合不僅節(jié)省了脫氮對碳源的需要，而且攝磷在缺氧條件下完成可縮小曝氣區(qū)的體積（亦節(jié)省能源），產(chǎn)生的剩余污泥量也有望降低。2、同步硝化反硝化傳統(tǒng)觀點(diǎn)是硝化反應(yīng)在好氧條件下進(jìn)行，而反硝化在厭氧條件下完成，兩者不能在同一條件下進(jìn)行。而近幾年許多研究者發(fā)現(xiàn)存在同時硝化反硝化現(xiàn)象，尤其是有氧條件下的反硝化現(xiàn)象，確實(shí)存在于不同的生物處理系統(tǒng)中，如間歇曝氣反應(yīng)器、sbr反應(yīng)器、orbal氧化溝、生物轉(zhuǎn)盤及生物流化床等。其機(jī)

6、理一方面認(rèn)為好氧條件下存在缺氧甚至厭氧的微環(huán)境，另一方面從微生物的角度為好氧條件下同時存在好氧反硝化菌和異養(yǎng)硝化菌，這一現(xiàn)象將為生物法脫氮指引一個研究方向。同步硝化反硝化具有以下優(yōu)點(diǎn)是能有效保持反應(yīng)器中ph值穩(wěn)定，減少堿量的投加；減少傳統(tǒng)反應(yīng)器的容積，節(jié)省基建費(fèi)用；對于僅由一個反應(yīng)池組成的序批式反應(yīng)器來講，該反應(yīng)能夠縮短硝化、反硝化所需時間；能節(jié)省、降低能耗。3、短程硝化反硝化短程硝化反硝化是利用硝酸菌和亞硝酸菌在動力學(xué)特性上存在的固有差異，控制硝化反應(yīng)只進(jìn)行到no2-n階段，造成大量的no2-n累積，然后就進(jìn)行反硝化反應(yīng)。與傳統(tǒng)生物脫氮相比具有節(jié)能、節(jié)約外加碳源、可以縮短水力停留時間、可減少

7、剩余污泥的排放量和減少投堿量等優(yōu)點(diǎn)。4、厭氧氨氧化在厭氧氨氧化過程中，羥胺和肼作為代謝過程的中間體。和其它浮霉菌門細(xì)菌一樣，厭氧氨氧化菌也具有細(xì)胞內(nèi)膜結(jié)構(gòu)，其中進(jìn)行氨厭氧氧化的囊稱作厭氧氨氧化體（anammoxozome），小分子且有毒的肼在此內(nèi)生成。厭氧氨氧化體的膜脂具有特殊的梯烷（ladderane）結(jié)構(gòu)，可阻止肼外泄，從而充分利用化學(xué)能，且避免毒害細(xì)胞。厭氧氨氧化正在開發(fā)的工藝有anammox和oland工藝2種。anammox工藝是由荷蘭delft技術(shù)大學(xué)kluyver生物技術(shù)實(shí)驗室開發(fā)的新工藝。該工藝的原理是厭氧條件下，以no2-和no3-作為電子受體，將氨轉(zhuǎn)化為氮?dú)狻land工藝

8、由比利時gent微生物生態(tài)實(shí)驗室開發(fā)，該工藝的關(guān)鍵是控制溶解氧，使硝化過程僅進(jìn)行到nh4+氧化為no2-階段，由于缺乏電子受體，由nh4+氧化產(chǎn)生的no2-氧化未反應(yīng)的nh4+形成n2。厭氧氨氧化（anammox）反應(yīng)通常對外界條件（ph值、溫度、溶解氧等）的要求比較苛刻，但這種反應(yīng)由于不需要氧氣和有機(jī)物的參與，因此對其研究和工藝的開發(fā)具有可持續(xù)發(fā)展的意義。厭氧氨氮化一般前置短程硝化工藝，將廢水中的一部分氨氮轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽。目前在處理高氨氮焦化廢水、垃圾滲濾液，消化污泥脫水液等廢水方面已有成功的實(shí)例。厭氧氨氧化工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）反應(yīng)無需外加有機(jī) 碳源作為電子供體， 在節(jié)約成本的同時， 防

9、止了投加碳源產(chǎn)生的二次污染。（2）只需將進(jìn)水中約50%氨氮氧化為亞硝酸態(tài)氮，節(jié)省了供氧動力消耗。（3）反應(yīng)過程中幾乎不產(chǎn)生 n2o， 避免了傳統(tǒng)硝化-反硝化工藝中產(chǎn)生的溫室氣體排放。（4）微生物增值速度慢，產(chǎn)泥量少。五、結(jié)束語綜上所述，隨著城鎮(zhèn)化的大勢所趨以及國民工業(yè)的飛速發(fā)展，我國城市污水的水量也不斷增加，對于污水處理廠來說工作負(fù)荷進(jìn)一步加大，因此需要合理選擇生物脫氮除磷工藝。當(dāng)前用于城市污水生物脫氮除磷的工藝有反硝化除磷、同步硝化反硝化、短程硝化反硝化以及厭氧氨氧化等，除此之外，氧化溝工藝也得到了一定程度的應(yīng)用，在選擇生物脫氮除磷工藝時，不但要考慮脫氮除磷效果和工作效率，而且還要考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性問題，發(fā)展處理效率高、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的脫氮除磷方法是未來城市污水處理工藝的發(fā)展方向。參考文獻(xiàn)：1肖文濤.污水生物脫氮除磷工藝的現(xiàn)狀與