上海化工Vol.35 No.1●2.Shanghai Chemical IndustryJan. 2010環(huán)境保護(hù)耦合式污水脫氮技術(shù)的研究進(jìn)展耿亮朱勇何巖林劍波黃民生華東師范大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院(上海200062)簡要基于微生物的協(xié)同作 用概述了耦合式污水脫 氨技術(shù)的研究現(xiàn)狀,主要包括同步硝化反硝化,厭氧氨氧化與反硝化協(xié)同,同時反硝化產(chǎn)甲烷,厭氧氨氧化.甲烷化和反硝化耦合等,并且闡述了這些過程的原理、實現(xiàn)工藝及特點,以期為實現(xiàn)污水的有效脫氮提供參考。關(guān)鍵詞同步硝化反硝化 厭氧氨氧化與反硝化協(xié)同同時反硝化產(chǎn)甲烷 厭氧氨氧化 .甲烷化和反硝化耦合中圖分類號X 703.1完全硝化、反硝化所需的時間。目前常用的同步硝0引言化反硝化工藝的性能比較具體見表1。在眾多的水體生物脫氮技術(shù)中,生物法是運(yùn)用國外對SND的研究已逐漸從實驗室走向污水極其廣泛的一種脫氮技術(shù)。傳統(tǒng)的生物脫氮是由硝廠的實踐階段,在荷蘭、德國等國家已有利用同步硝化過程和反硝化過程兩部分組成,利用好氧硝化缺化反硝化脫氮工藝的污水處理廠在運(yùn)行。氧反硝化來達(dá)到脫氮目的。但傳統(tǒng)的工藝往往存在1.2 厭氧氨氧化與反硝化協(xié)同著耗能多、耗時長、占地面積大、有機(jī)負(fù)荷較低等缺厭氧氨氧化反應(yīng)(ANAMMOX)是在嚴(yán)格缺氧的點。近年來以研究能耗低、處理時間短、能源回收為條件下,以NH為電子供體,以NO2為電子受體,將目的可持續(xù)脫氮技術(shù)而成為研究熱點，目前主要利.NH4*、NO2-轉(zhuǎn)化為N2的過程"0%。用微生物代謝特性,在同-反應(yīng)器和同- -反應(yīng)系統(tǒng)有研究者在進(jìn)行垃圾滲濾液同步硝化反硝化脫中實現(xiàn)兩種或兩種以上污水處理過程的耦合技術(shù)。氮時發(fā)現(xiàn)，一部分不知去向的氮可能是在ANOM-MOX過程中去除的"。這就說明在同- -反應(yīng)器系統(tǒng)1耦合式生物處理工藝技術(shù).中實現(xiàn)厭氧氨氧化與反硝化脫氮協(xié)同作用的可能1.1同步硝化反硝化性,而且對生物脫氮新技術(shù)的開發(fā)具有重要意義。周傳統(tǒng)的脫氮理論認(rèn)為脫氮需經(jīng)硝化和反硝化兩少奇|推導(dǎo)厭氧氨氧化和有機(jī)環(huán)境下以葡萄糖為碳個不同的過程。反硝化菌是異養(yǎng)兼性厭氧菌,只有在.源時反硝化脫氮的電子計量學(xué)方程式，分析結(jié)果表無分子氧而同時存在硝酸和亞硝酸離子的條件下，明:厭氧氨氧化菌可將反硝化產(chǎn)生的CO2作為無機(jī)它們才能夠利用這些離子中的氧進(jìn)行呼吸,使硝酸碳源;反硝化菌可以利用厭氧氨氧化過程中產(chǎn)生的鹽還原。但是近幾年的研究表明,硝化和反硝化可NO5。隨后很多研究者進(jìn)行了一系列在實際工藝中在同一反應(yīng)器中同時發(fā)生，許多實際運(yùn)行中的好氧實現(xiàn)ANAMMOX和反硝化協(xié)同的研究。周少奇、張硝化池中也常常發(fā)現(xiàn)有總氮損失，這一現(xiàn)象被稱為鴻郭等通過UASB(上流式厭氧污泥床)生物反應(yīng)器同步硝化反硝化現(xiàn)象(Simultaneous Nitrification and發(fā)現(xiàn)在有機(jī)環(huán)境下,UASB反應(yīng)器中可以實現(xiàn)厭氧Denirification,簡稱SND)。氨氧化與反硝化的協(xié)同作用，并且在厭氧氨氧化活SND意味著在同一反應(yīng)器內(nèi)相同的操作條件性穩(wěn)定階段( 120 d開始),氨氮和亞硝氮的平均去除下,硝化、反硝化應(yīng)能同時進(jìn)行,如果能夠保證在好率分別高達(dá)94.79%和98.17% ,CODc最高去除率可氧池中一定效率的反硝化與硝化反應(yīng)同時進(jìn)行,那達(dá)51.68%,平均去除率23.51%1%。么對于連續(xù)運(yùn)行的SND工藝污水處理廠,可以省去朱明石等采用厭氧氨氧化工藝的UASB-生物缺氧池的費(fèi)用,或至少減少其容積。對于僅由一個反膜反中國煤化工在反應(yīng)器中連續(xù)加應(yīng)池組成的序批式反應(yīng)器來講,SND能夠降低實現(xiàn)人有MYHCN M HG-N和N都取得基金項目:上海市建設(shè)與交通委員會重大科技攻關(guān)項目(重科2007-007)第一作者簡介:耿亮女1986年生 在讀碩士研究生 研究方向為水污染控制工程第1期耿亮等:耦合式污水脫氮技術(shù)的研究進(jìn)展.3.表1各種利用同步硝化反硝化工藝的效果工藝實現(xiàn)方式處理效果特點TN去除率:60%左右好氧膨脹顆粒污泥床(SND)NH,-N去除率:95%左右沉降性能好.污泥代謝活性高,既可以利用外源溶解性COD去除率:95%左右基質(zhì)又可以利用胞內(nèi)儲存物質(zhì)為碳源進(jìn)行缺氧反硝化SVI值:32.5左右TN去除率:74%-82%/抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)、反應(yīng)器內(nèi)生物多樣性和生物量豐富、占序批式生物膜法(SBBR)NH-N去除率:85%-92%地面積小、節(jié)省基建投資、適合中小城鎮(zhèn)污水處理TN去除率:75%左右脫氮除磷功能強(qiáng)、出水水質(zhì)穩(wěn)定、自動化水平高、投資新型環(huán)流污水處理技術(shù)(0GO)NH;-N去除率:81.1%-83.8%1省和占地少TN的去除率:80%~95%mNH4-N去除率:81.2%-98.9%出水水質(zhì)好、占地面積小、污泥停留時間(SRT)長、剩余膜生物反應(yīng)器( MBR)COD去除率:90%以上污泥量少;但是膜污染嚴(yán)重SND率:45%-~50%還具有一-定的除P效果NH,-N去除率:90%左右COD去除率:85%以上具有較優(yōu)的同步脫氮除磷能力;但過高的污泥濃度會一體式膜生物反應(yīng)器(SMBR)TN的去除率:45%左右造成溶解氧不足，導(dǎo)致NH-N去除效果不佳同時有較強(qiáng)的除P能力閶了良好的去除效果。僅用23 d,在同一反應(yīng)器系統(tǒng)中氧產(chǎn)甲烷反應(yīng)器，在單- -反應(yīng)器中同時實現(xiàn)反硝化成功實現(xiàn)了ANAMMOX與反硝化協(xié)同作用脫氮舊。和產(chǎn)甲烷反應(yīng)1516。厭氧同時反硝化產(chǎn)甲烷工藝可以對運(yùn)行穩(wěn)定之后的UASB生物膜反應(yīng)器中通過在實現(xiàn)生物脫氮的同時產(chǎn)生甲烷，并且可以充分利連續(xù)添加有機(jī)物的方法，分析其對厭氧氨氧化反應(yīng)用廢水中的有機(jī)碳源。該工藝的關(guān)鍵在于如何使硝脫氮效果的影響和反應(yīng)器氮素濃度負(fù)荷的試驗顯態(tài)氮(NO;-N)對產(chǎn)甲烷菌的抑制作用減少或消除。示:有機(jī)物的添加(葡萄糖)對系統(tǒng)去除NHJ-N和污水處理工藝的快速啟動和穩(wěn)定運(yùn)行是決定其NO2-N能力的影響不大;在低負(fù)荷運(yùn)行時,NH3-N能否在實際污水處理領(lǐng)域應(yīng)用的兩大重要因素。陳和NO2-N的去除率在99.9%以上。隨著進(jìn)水負(fù)荷的莉莉10等將厭氧顆粒污泥接種于在UASB反應(yīng)器中，逐漸提高,反應(yīng)器中氮素去除率會下降。當(dāng)NH-N、HRT 和溫度控制良好的情況下,在模擬廢水中成功NO2--N和TN濃度負(fù)荷分別提升至0.239kg/(m'.實現(xiàn)了同步反硝化產(chǎn)甲烷工藝的啟動，并取得了d).0.315 kg(m'd)和0.554 kg(m3.d)時,氦素去除95%以上的COD和NO3-N的去除率門。遲文濤等率明顯下降,反應(yīng)器總體性能較差,此時反應(yīng)器已達(dá)用實驗室規(guī)模UASB反應(yīng)器實驗研究顯示:反應(yīng)器到滿負(fù)荷階段，厭氧氨氧化工藝的UASB生物膜反具有一定的抗沖擊能力,但氮負(fù)荷不宜提高得太快，應(yīng)器對氮素濃度負(fù)荷仍有很大提升空間啊。進(jìn)水中NO;-N濃度不宜超過400 mg/L,否則會造成由于厭氧氨氧化和反硝化協(xié)同的機(jī)理尚不是很反應(yīng)器的不穩(wěn)定運(yùn)行啊。他們還利用厭氧懸浮顆粒污清楚,因此利用此協(xié)同作用進(jìn)行污水處理時,對工藝泥床反應(yīng)器，通過微生物的反硝化作用和產(chǎn)甲烷成的控制很困難,導(dǎo)致出水水質(zhì)不穩(wěn)定。因此,需要深功地在單級反應(yīng)器中去除了硝酸鹽和水中有機(jī)質(zhì)凹。人探討ANAMMOX和反硝化的協(xié)同機(jī)理，并且進(jìn)一厭氧同時反硝化產(chǎn)甲烷工藝具有很強(qiáng)的優(yōu)越步優(yōu)化工藝的運(yùn)行條件。性,在中國煤化工同時,也為傳統(tǒng)硝..3 同時反硝化產(chǎn)甲烷化-3.路。對于高含氮厭氧同時反硝化產(chǎn)甲烷工藝是將含有較高濃度有機(jī)HCNMH支硝化脫氨工藝中硝態(tài)氮的好氧反應(yīng)器出水直接回流至工藝前端的厭的缺氧段，可以提高硝化-反硝化工藝單元組合的.4.上?；さ?5卷靈活性,進(jìn)而達(dá)到縮短工藝流程、節(jié)約土地、降低噸徑占60.9%、短程反硝化途徑占10.7% 、全程反硝化水處理成本的目的。對于厭氧同時反硝化產(chǎn)甲烷反途徑占28.4%。與傳統(tǒng)的活性污泥工藝相比，應(yīng)的機(jī)理、NO,;-N對產(chǎn)甲烷反應(yīng)影響的生化反應(yīng)機(jī)EGSB- -BAF集成系統(tǒng)可以顯著減少氧氣消耗量從而理和同一反應(yīng)器中反硝化菌和產(chǎn)甲烷菌的共生關(guān)節(jié)約曝氣成本,所節(jié)約COD的量占進(jìn)水CODa總系,還有待于進(jìn)一步研究9。有研究者認(rèn)為采用反硝量(8.64 x 103 kg/d)的33.9%;回收甲烷1.03 Ld,占化1產(chǎn)甲烷相結(jié)合的工藝系統(tǒng)，后面加-一個硝化工系統(tǒng)CODc去除量的37.0%，充分顯示了該工藝的藝，對于較高CIN比的有機(jī)工業(yè)廢水具有極大的發(fā)優(yōu)越性凹。展?jié)摿Π肌?結(jié)論.1.4厭氧氨氧化 、甲烷化和反硝化耦合厭氧氨氧化、甲烷化反硝化都是在無分子氧條傳統(tǒng)的污水生物脫氮處理工藝存在電能消耗件下由不同功能微生物群落調(diào)制和催化的生物化學(xué)大、有機(jī)碳源爭奪、剩余污泥產(chǎn)量大、同時釋放較多過程。如果通過一-定的技術(shù)手段將三者耦合,共生在溫室氣體到大氣之中等不足之處。而可持續(xù)污水處一個微生態(tài)系統(tǒng)中進(jìn)行調(diào)控和催化，那么就可在一理 技術(shù)將污水視作為資源與能源的載體，強(qiáng)調(diào)以回個反應(yīng)器|同時實現(xiàn)脫碳和氮，節(jié)約好氧過程的曝氣收為 目的的可持續(xù)技術(shù)本身資源與能源消耗量應(yīng)最能源消耗,將部分有機(jī)碳轉(zhuǎn)化為CH,回收。這一研低,與節(jié)能減排理念相-致。由于微生物的多樣性和究發(fā)展方向也符合現(xiàn)代廢水處理技術(shù)的高污泥濃生物化學(xué)作用機(jī)理的復(fù)雜性,同步硝化反硝化、厭氧度低污泥產(chǎn)率、高容積負(fù)荷、同時去除COD和營養(yǎng)氨氧化與反硝化協(xié)同、同時反硝化產(chǎn)甲烷及厭氧氨組分以及綜合利用資源的要求。氧化、甲烷化和反硝化耦合等原本獨(dú)立完成的生化近年來重慶大學(xué)運(yùn)用EGSB(膨脹顆粒污泥床)反應(yīng)得以在- -定條件下實現(xiàn)耦合，耦合式生物處理反應(yīng)器技術(shù)處理NO2合成廢水,COD的去除率為技術(shù)的基礎(chǔ)理論與工藝技術(shù)的研發(fā)與可持續(xù)污水生97%.NO2去除率為100%,反應(yīng)器容積負(fù)荷速率達(dá)物處理工藝的發(fā)展具有劃時代的推動作用。6.56 g COD/(L'd),氮負(fù)荷率達(dá)0.9 g N/(L.d)叫。隨參考文獻(xiàn):后，在此基礎(chǔ)上重慶大學(xué)又對運(yùn)用EGSB反應(yīng)器實[1] Mateju V, Cizinska S, Krejci J, et al Biological water現(xiàn)3個過程耦合的優(yōu)點和工藝的啟動、影響因素進(jìn)denitrfcation -arevies 0 Enzyme Microb Technol, 1992,行了深人研究。研究發(fā)現(xiàn):在- -定條件下 ,ECSB對14: 165-194.氨氮和總氮的去除效果是傳統(tǒng)活性污泥法硝化反硝[2] Xie SG, Zhang XJ, Wang zs. 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Intemnational joumal of Biological Macro-的研究基礎(chǔ)上,將膨脹顆粒污泥床( EGSB)和曝氣生molecules, 1999 25(13); 11-121.物濾池(BAF) 集成，使EGSB反應(yīng)器的出水進(jìn)入[5] 李軍， 彭永臻，顧國維,等SBBR同步硝化反硝化處理BAF反應(yīng)器進(jìn)行短程硝化反應(yīng),BAF反應(yīng)器的出水生活污水的影響因素[J] 環(huán)境科學(xué)學(xué)報, 2006, 26(5):728- -733.外回流至EGSB反應(yīng)器為后者提供亞硝態(tài)氮，在不[6]羅固源, 許曉毅,唐剛,等. 0GO工藝處理城市污水脫需外部投加亞硝態(tài)氮的條件下，成功實現(xiàn)了厭氧氨氮除磷試驗研究[I中國給水排水, 2006, 22(}); 69-72.氧化、甲烷化和反硝化的耦合459。[7]齊唯, 李春杰，何儀亮.浸沒式膜生物反應(yīng)器的同步硝在對EGSB-BAF系統(tǒng)中各種過程對總氮的去中國煤化工2003, 19(7): 8-11.除率進(jìn)行研究時發(fā)現(xiàn):厭氧氨氧化途徑占35.9%、短CNMH(i 同步硝化反硝化處程反硝化途徑占47.4%、全程反硝化途徑占16.7%;H科學(xué)學(xué)報，2006, 26在EGSB反應(yīng)器總氮的去除過程中，厭氧氨氧化途(5): 728-733.第1期耿亮等:耦合式污水脫氮技術(shù)的研究進(jìn)展.5.[9] 張立東, 馮麗娟.同步硝化反硝化技術(shù)研究發(fā)展[I][18]遲文濤,趙雪娜,江瀚,等.厭氧同時反硝化產(chǎn)甲烷工工業(yè)安全與環(huán)保, 2006, 32(3); 22 -25.藝研究進(jìn)展[J] 中國招氣, 2006, 24(4); 6-8.[10] 周少奇,張鴻郭.垃圾滲濾液厭氧氨氧化與反硝化的協(xié) [19] 遲文濤,江瀚,王凱軍.厭氧懸浮顆粒污泥床同時反硝同作用[J]. 華南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)報), 2008, 36化產(chǎn)甲烷研究J]中國招氣, 2007, 25(3); 10-13.(3): 73-76.[20]遲文濤,江瀚，王凱軍.厭氧懸浮顆粒污泥床同時反硝[11] 張代鈞,閆青，祖波. 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The main principles, process and characteristics are also discussed. This paper mayprovide a useful reference for efective N-removal of wastewater.Key words: Simultaneous nitrfcation and denirification; Synergism of anaerobic ammonium oxidation anddenitrification; Simultaneous denitrification and methanogenesis; Coupling of anaerobic ammonium oxidation; Metha-nation and denitrificationPPG建筑涂料品牌魅力獲業(yè)界和公眾雙重認(rèn)可PPG工業(yè)公司建筑涂料2009國色彩大獎頒獎典禮上,PPG 以對來自創(chuàng)意美城公司的近50 多位法年年底在代表業(yè)界權(quán)威的“色彩中建筑涂料的出色演繹一舉奪得 國藝術(shù)家， 使用PPG申紐麗漆在國一年度中國色彩大獎”和體現(xiàn)“2009 年度色彩應(yīng)用中國煤化工_福的外墻.上繪制大眾口碑的“迎世博上海城市公眾“2009 2010 最具流行魅;=n只全球最大、運(yùn)滿意度調(diào)查活動"中均獲嘉獎。牌”。:TYH.CNMHG料系統(tǒng)的建筑仿.在第五屆“色彩中國”年度中2008年,PPG申紐麗漆攜手真墻畫。(涂閩)