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氨氮廢水處理技術之生物法
氨氮廢水處理技術之生物法
4.1傳統生物脫氮技術
傳統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，該工藝運行穩定且處理效果好，出水水質達到GB8978-1996規定中的二級標準。
吉林化學工業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廢水處理中的應用進行檢測，結果表明，處理效果持續穩定，氨氮的去除率可達到94%以上，實現了味精廢水氨氮達標排放要求。
傳統生物法處理氨氮廢水具有效果穩定、操作簡單、不產生二次污染、成本較低等優點。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境區域產生溶解氧梯度，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，反硝化菌占優勢，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省反應器，縮短反應時間，能耗低，投資省，易保持pH值穩定。
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短程硝化。Delft工業大學開發了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微生物生態實驗室開發出OLAND工藝，通過控制溶解氧淘汰硝酸菌，來實現亞硝酸氮的積累。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，必將為中國的環保事業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，廣泛應用于各級環保污水監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勢。短程硝化反硝化具有污泥量少，反應時間短，節約反應器體積等優點。但短程硝化反硝化要求穩定、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，以亞硝態氮或硝態氮為電子受體，利用自養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%。由高鹽度環境轉移到低鹽度環境〔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，容易出現功能衰退。
與傳統生物法相比，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實意義。
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