基于厌氧氨氧化原理的厌氧膜生物反应器处理高浓度氨氮废水

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1、基于厌氧氨氧化原理的厌氧膜生物反应器处理高浓度氨氮废水1.文献综述对于含氮废水的处理，文献报道的处理方法有物理化学方法脱氮和生物脱氮。物理化学方法脱氮包括：折点氯化法、选择性离子交换法、空气吹脱法等，需要的操作运行复杂、运行费用较高、容易造成二次污染，目前缺乏成功的工艺设计知识。生物脱氮具有处理效果好，不存在二次污染，运行稳定、操作简单，经济等优点。因此，废水脱氮技术在近二十年取得了飞速发展，并已在生产实践中应用。废水生物脱氮通常采用传统的硝化—反硝化工艺，该工艺处理高含氮、低C／N的废水(如垃圾渗滤液，消化污泥脱水液)时，能耗大且异养反硝化时需要

2、外加有机碳源，处理费用高．在最近的十多年里，生物脱氮取得了许多新的进展。如亚硝化型硝化、异养硝化—好氧反硝化、自养反硝化菌的反硝化、自养硝化菌的反硝化以及厌氧氨氧化。1.1亚硝化型硝化亚硝酸盐型硝化即是利用参与硝化过程的两种类型细菌（氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌）性质的不同，将硝化过程控制在亚硝酸盐阶段。常用的工艺有SHARON（singlereactorforhighactivityammoniaremovalovernitrite）和OLAND（oxygenlimitedautotrophicnitrificationdenitrification

3、），分别由荷兰Delft技术大学和比利时Gent大学开发。实现亚硝酸盐型硝化的方法可分为以下几种：（1）改变pH抑制亚硝酸盐氧化的方法。研究表明当pH为7.4~8.3时，亚硝酸盐的积累率高达90%以上。（2）利用两种细菌生长速率的不同实现亚硝酸盐型硝化。在温度<15℃或>30℃时（考虑微生物反应速率，一般利用>30℃情况），氨氧化菌的生长速率高于亚硝酸氧化菌，此时通过控制较短的污泥龄，将世代时间较长的亚硝酸氧化菌“洗出”。（3）利用亚硝酸氧化菌的氧亲和力比氨氧化菌低的特点，通过在絮体内部创建缺氧条件或通过在好氧与缺氧之间的快速循环，选择性的限制亚硝

4、酸氧化菌的生长。（4）利用氨氧化菌和亚硝酸氧化菌对进水游离氨浓度和氨氮负荷的耐受力的差异，当游离氨浓度>0.6mg/L时就可以抑制亚硝酸氧化菌，而游离氨浓度>40mg/l时才会抑制氨氧化菌活性。同样进水较高的氨氮负荷也会形成亚硝酸盐的积累。亚硝酸盐型硝化具有减少处理设施的占地面积，节省投资；减少硝化过程的产酸量即碱量投加；节省O2的供给，降低动力消耗；节省碳源；尤其适用于原水含氨量较高的情况，可以减轻游离氨对微生物反应速度的抑制，保证处理效率等优点。1.1.1Oland工艺Oland(Oxygen-limitedautotrophicnitrifi

5、cation-denitrification)工艺是比利时Gent大学提出的新型生物脱氮工艺。该工艺通过调控DO浓度，使废水中一部分NH4+-N氧化为NO2--N，再使残留的NH4+-N与NO2--N反应形成N2，但其具体机理至今尚不清楚。研究者在应用硝化生物转盘处理低有机碳高氨氮的垃圾渗滤液时，发现了氮的亏损。他们认为这种氮亏损系具有反硝化作用的自养型微生物所致，但不清楚这些微生物与正常的硝化菌之间的联系。Kuai等人采用硝化污泥直接启动Oland反应器。控制DO在0.1~0.8mg/L(大部分时间低于0.5mg/L)}氮去除率可达到40%。研究

6、表明，在Oland反应器启动前后，污泥颜色及优势微生物的形态没有明显变化，好氧氨氧化菌的数量只下降了1个数量级，亚硝酸氧化菌的数量则下降了7个数量级。因此通常的硝化菌，主要是好氧氨氧化菌被认为是该反应的催化剂，其反应可表示为式（1）~式（3）。（1）（2）（3）尽管Oland工艺的处理能力尚低，但仍具有良好的开发应用潜力。主要表现在:其接种污泥一硝化污泥容易获取，不需任何适应过程就可直接应用于Oland工艺:工艺的运行过程中不需单独供给NOZ':低DO下即可运行，对厌氧条件要求不高。处理高氨氮废水时只需确定一个适宜的负荷率，即可取得一定的处理效果。

7、与硝化一反硝化工艺相比，Oland工艺无需外加有机物作为电子供体，可节约曝气量62.5%;流程简单，只需一个反应器即可。1.1.2Sharon工艺Sharon(Singlereactorforhighactivityammoniaremovalovernitrite)工艺又叫短程硝化一反硝化工艺，是荷兰Delft工业大学提出的新型生物脱氮工艺。其基本原理是:在较高温度下，好氧氨氧化菌的生长速率高于亚硝酸氧化菌，通过控制温度和水力停留时间(hydraulicretentiontimeHRT)，可将亚硝酸氧化菌洗出，使好氧氨氧化菌在反应器中占绝对优势，

8、从而使大部分NH4+-N氧化成NO2--N，然后进行反硝化脱氮。这一工艺采用好氧一缺氧交替运行的操作方式，在单个反应器内即