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新型生物脱氮法
近年来国内外出现了一些全新的脱氮工艺,为高浓度氮废水的脱氮处理提供了新的途径。主要有短程硝化反硝化、好氧反硝化和厌氧氧化。
1.短程硝化反硝化
生物硝化反硝化是应用广泛的脱氮方式。由于氮氧化过程中需要大量的氧气,曝气费用成为这种脱氮方式的主要开支。短程硝化反硝化(将氮氧化至亚盐氮即进行反硝化),不仅可以节省氧化需氧量而且可以节省反硝化所需炭源。Ruiza等用合成废水(模拟含高浓度氮的工业废水)试验确定实现亚盐积累的条件。要想实现亚盐积累,pH不是一个关键的控制参数,因为pH在6.45~8.95时,全部硝化生成盐,在pH<6.45或pH>8.95时发生硝化受抑,氮积累。当DO=0.7mg/L时,可以实现65%的氮以亚盐的形式积累并且氮转化率在98%以上。DO<0.5mg/L时发生氮积累,DO>1.7mg/L时全部硝化生成盐。刘俊新等对低碳氮比的高浓度氮废水采用亚硝玻型和型脱氮的效果进行了对比分析。试验结果表明,亚型脱氮可明显提高总氮去除效率,氮和硝态氮负荷可提高近1倍。此外,pH和氮浓度等因素对脱氮类型具有重要影响。
短程硝化反硝化处理焦化废水的中试结果表明,进水COD、氮、TN 和的浓度分别为1201.6、510.4、540.1、110.4mg/L时,出水COD、氮、TN和的平均浓度分别为197.1、14.2、181.5、0.4mg/L,相应的去除率分别为83.6%、97.2%、66.4%、99.6%。与常规生物脱氮工艺相比,该工艺氮负荷高,在较低的C/N值条件下可使TN去除率提高。
2.厌氧氧化(ANAMMOX)
厌氧氧化(ANAMMOX)是指在厌氧条件下氮以亚盐为电子受体直接被氧化成的过程。
ANAMMOX的生化反应式为:
NH4NO2-→N2↑ 2H2O
ANAMMOX菌是专性厌氧自养菌,因而非常适合处理含NO2-、低C/N的氮废水。与传统工艺相比,基于厌氧氧化的脱氮方式工艺流程简单,不需要外加有机炭源,防止二次污染,又很好的应用前景。厌氧氧化的应用主要有两种:CANON工艺和与中温亚硝化(SHARON)结合,构成SHARON-ANAMMOX联合工艺。
3.全程自养脱氮(CANON)
CANON工艺是在限氧的条件下,利用完全自养性微生物将氮和亚盐同时去除的一种方法,从反应形式上看,它是SHARON和ANAMMOX工艺的结合,在同一个反应器中进行。孟了等发现深圳市下坪固体废弃物填埋场渗滤液处理厂,溶解氧控制在1mg/L左右,进水氮<800 mg/L,氮负荷<0.46kg,NH4/(m3?d)的条件下,可以利用SBR反应器实现CANON工艺,氮的去除率>95%,总氮的去除率>。
Sliekers等的研究表明ANAMMOX和CANON过程都可以在气提式反应器中运转良好,并且达到很高的氮转化速率。控制溶解氧在0.5mg/L左右,在气提式反应器中,ANAMMOX过程的脱氮速率达到8.9kgN/(m3?d),而CANON过程可以达到1.5kgN/(m3?d)。