自养生物脱氮技术研究进展1.pdfVIP

1 自养生物脱氮技术研究进展 王舜和 （有删减，未经本人许可不可转载） 摘要：基于短程硝化和厌氧氨氧化的完全自养脱氮工艺是生物脱氮领域研究的热点，它的 发现为低碳氮比废水的处理提供了新的思路。近些年来，人们陆续开发了 SHARON 、 ANAMMOX 、CANON、OLAND 等自养生物脱氮工艺。本文从工艺原理、特点等方面，对 自养生物脱氮工艺的国内外研究状况进行了总结和对比，并提出了存在的问题及发展方向。 关键词: 生物脱氮; 厌氧氨氧化; 自养脱氮工艺. 传统生物脱氮方法包含两个步骤：好氧硝化（将NH + 转化为NO− 和NO− ）和缺氧反硝 4 2 3 化（将NO− 和NO− 转化为N ）。参与这一过程的硝化细菌主要是自养菌，它们能从NH + 和 2 3 2 4 NO− 的氧化过程中获取能量而生长繁殖。反硝化细菌则是异养菌，在反应过程中必须提供 2 有机碳源。然而，很多废水（如污泥消化液、垃圾渗滤液和一些工业废水）缺乏足够的有机 碳源，为了能实现较完全的反硝化过程，必须额外添加甲醇等物质作为有机碳源，这大大增 [1] 加了生物脱氮处理工艺的成本 。 近 10 年来，人们对生物脱氮有了很多新的发现，如短程硝化/反硝化、同步硝化/反硝化、 好氧反硝化以及厌氧氨氧化等。其中厌氧氨氧化是基于新菌种建立的独特工艺，在反应过程 中不需要有机碳源即能实现氮素的脱除，它的发现为低碳氮比废水的处理提供了新的思路。 人们陆续开发了多种完全自养脱氮工艺，如 SHARON+Anammox、CANON 、OLAND 和 NOx 等等。本文将在介绍工艺原理的基础上，着重比较分析几种自养工艺的特点和差异。 一、自养工艺中氨的氧化途径： 自养脱氮理念的核心主要包含短程硝化与厌氧氨氧化两个过程。短程硝化是指通过控制 反应条件（如pH 、SRT、温度和DO等）实现亚硝酸的积累；厌氧氨氧化则是在厌氧条件下 利用 NH + 作为电子供体将NO− 转化为N2 。整个反应过程涉及两类菌种和如下三种氨氧化 4 2 途径： 1. 亚硝化过程： 传统工艺中的硝化过程需要将NH + 完全氧化为NO− ，其中涉及亚硝酸菌和硝酸菌两种 4 3 细菌，它们能在有氧条件下分别氧化NH + 和NO− ，并从这一过程中获得生长所需的能量。 4 2 由于厌氧氨氧化阶段对进水中NO− /NH + 的比例有严格要求，因此在完全自养工艺中需要 2 4 设法抑制硝酸菌的繁殖，使亚硝酸菌成为优势群体。 实现亚硝酸积累的方法主要有两种：一种是 SHARON 工艺：在 CSTR 反应器中，通过 控制温度、pH 、污泥龄（SRT ），逐渐从系统里筛除硝酸菌；另一种是控制溶解氧（DO ）， 由于亚硝酸菌对氧的结合能力比硝酸菌强，DO 降低后亚硝酸菌在数量上不会减少，而硝酸 菌则会受到明显的抑制。反应器长期在低 DO 条件下运行，就能使亚硝酸菌在硝化细菌中占 有优势，并且能够稳定地保持这种优势，这种控制方法比较适合于 SBR 等间歇反应器。 常见的亚硝酸菌主要有Nitrosomonas ，Nitrosospira 和 Nitrosococcus 三类，它们分别在不 同的污水处理系统中占统治地位。很多研究者发现，在 SHARON 和 OLAND 工艺中 Nitrosomonas 可达菌群总数的 70% 以