環(huán)境污染與防治第25卷葉3期2003年6月新型的脫氮工藝— SHARON工藝林濤'搡家順′錢(qián)艷(1河海大學(xué)水文水資源及環(huán)境學(xué)院,南京2100982.四平中法供水有限公司,四平136001)擴(kuò)要sHAR(N是一種用來(lái)處理高濃度、低碳氮比含氨廢水的新型脫氮工藝。該工藝楸據(jù)亞硝酸菌和硝酸菌的不同生長(zhǎng)條件,酒過(guò)控制反應(yīng)器的水力停留時(shí)間和pH使亞硎酸蘸成為反應(yīng)器的優(yōu)勢(shì)菡屬,從而將氨氮的氧化控制在亞硝化階段,隨后冉進(jìn)打反硝化,與傳統(tǒng)脫氮工藝相比,SHAR()N工藝具有流程簡(jiǎn)單、脫氮速率快、投資和運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鑣詞 SHARON工藝脫氮亞硝酸鹽New denitrification process SHARON process Lin Tun, Can Jiashen, ef al. College of water Resource and EnviAbstract: SHARON is a new process to remove rich ammonia wastewater with low ratio of C/N. According tohe different growth habit of the nitrobacteria and nitrosomonas, this process prevents nitrite oxidizing to nitrate anddenitrify on nitrite directly by controlling the hydraulic retention time(HRT) and pH of the reactor. Compared wtraditional proccss,the cost of operation and investment of SHaRON is rather low and denitrification race is rapid.Keywards: SHARON process Denitrification Nitrite污水中氨氮的去除一直是污水處理界的研究重酸鹽還原成N2的過(guò)程。反硝化菌是一類(lèi)化能異養(yǎng)點(diǎn)。從1932年 Wuhrmann利用內(nèi)源反硝化開(kāi)發(fā)了性微生物,反硝化反應(yīng)是在缺氧的條件下進(jìn)行的。傳后置反硝化工藝以來(lái),各國(guó)環(huán)境工作者又陸續(xù)發(fā)展統(tǒng)的脫氮過(guò)程一般為完全硝化反硝化,即脫氮過(guò)程了A2/(、UCT、JHB等脫氮工藝,這些都是典型的為:NH→NO2→NO3→N2;而短程硝化反硝化則脫氮工藝。然而,這些工藝存在如反應(yīng)池?cái)?shù)多,土建是將氨氮的硝化控制在亞硝酸鹽階段隨后進(jìn)行反費(fèi)用髙,抗沖擊負(fù)荷能力弱等缺點(diǎn)。硝化,即脫氮過(guò)程為:NH→NO2→N2。通過(guò)這-途針對(duì)傳統(tǒng)脫氮工藝中出現(xiàn)的問(wèn)題,國(guó)內(nèi)外學(xué)者徑脫氮,優(yōu)點(diǎn)是十分明顯的,不僅能大大節(jié)省曝氣進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究,隨著對(duì)生物脫氮機(jī)理認(rèn)識(shí)量,而且能大大減少反硝化階段中碳源的投加,反應(yīng)的深入,發(fā)現(xiàn)了冖一些不同于傳統(tǒng)脫氮理論的新型脫器的體積也能相應(yīng)減少。但是在一般條件下要實(shí)現(xiàn)氮途徑,如短程硝化反硝化、同步硝化反硝化以及厭短程硝化反硝化脫氮比較困難,主要是因?yàn)閬喯趸醢毖趸?。由荷蘭Dlt科技大學(xué)開(kāi)發(fā)的反應(yīng)生成的亞硝酸會(huì)很快被硝酸菌氧化成硝酸,所SHARON廠藝是氨氮短程硝化反硝化的典型工以如何將氨氮氧化控制在亞硝酸階段,并持久維持藝該L藝在經(jīng)過(guò)兒年的小試研究后,已應(yīng)用于實(shí)際較高濃度的亞硝酸鹽積累就成為實(shí)現(xiàn)短程硝化反硝工程,并取得了良好的脫氮效果?；年P(guān)鍵-11 SHARON工藝研究表明,在氨氮硝化過(guò)程中起重要作用的兩類(lèi)細(xì)菌即硝化菌和亞硝化菌的生長(zhǎng)對(duì)環(huán)境的要求是1.1工藝原理不一樣的。如硝酸菌最佳的生長(zhǎng)條件p為6~7.5,生物脫氮途徑包括硝化和反硝化兩個(gè)階段,硝溫度在15~30C之間;而亞硝酸菌的最佳生長(zhǎng)條件化反應(yīng)是將氨氮轉(zhuǎn)化成硝酸鹽氮的過(guò)程。它包括兩pH為7~8.5,溫度大于30C。因此當(dāng)外界環(huán)境變個(gè)基本的步驟:首先氨氮在亞硝酸菌的作用下轉(zhuǎn)化化時(shí)(如pH、DO、NH3N、溫度等)2,都會(huì)對(duì)這兩成亞硝酸;緊接著亞硝酸在硝酸菌作用下轉(zhuǎn)化成硝類(lèi)細(xì)菌的生長(zhǎng)產(chǎn)生影響。如果在硝化反應(yīng)中通過(guò)改酸。亞硝酸菌和硝酸菌都是好氧化能自養(yǎng)性微生物。變外部條件,創(chuàng)造一個(gè)適合亞硝酸菌生長(zhǎng)但不利于而反硝化是將硝化反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的硝酸鹽和亞硝硝酸邵磁酸菌成為反應(yīng)器中中國(guó)煤化工第一作者:林濤男,1977年出生,碩t,研究方向?yàn)樗廴究刂婆c防治CNMHG林等新型的脫氯工藝一SHAR(N工藝的優(yōu)勢(shì)菌屬而將硝酸菌淘汰,實(shí)現(xiàn)氨氮的亞硝酸化。為反應(yīng)器的反應(yīng)溫度在該溫度下亞硝酸菌的世代SHAR(N工藝根據(jù)這一思路,通過(guò)精心選擇反應(yīng)約為2.d-。因?yàn)槊摰磻?yīng)是一個(gè)發(fā)熱反應(yīng),其釋器的反應(yīng)溫度、pH和反應(yīng)器泥齡,得到了很高的亞放的熱量會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)溫度上升,所以需要有冷硝酸積累率。卻措施來(lái)保證反應(yīng)器的溫度穩(wěn)定。1.2工藝特點(diǎn)1.3.2pHSHARON工藝最早是用來(lái)處理污水處理廠污SHARON工藝處理的是高濃度氨氮廢水,硝泥消化池上清液的,污泥消化池廢水若采用傳統(tǒng)的化反應(yīng)產(chǎn)生H和反硝化反應(yīng)中消耗H的反應(yīng)十脫氮工藝來(lái)處理去除效率低,且反應(yīng)器體積大,處分劇烈。每氧化1mo的氨氮,要產(chǎn)生2mol的H理費(fèi)用高。而這類(lèi)廢水高溫的特點(diǎn)使氨氮的亞硝化離子。產(chǎn)生的H離子中大約有一半可以和此類(lèi)廢成為可能。在常溫下,亞硝酸菌的世代較硝酸菌長(zhǎng),水中的HCO3中和,剩下的H可以通過(guò)反硝化去但在高溫條件下情況正好相反,這時(shí)硝酸菌的生長(zhǎng)除。在一個(gè)好氧(硝化)缺氧(反硝化)周期中,pH由于受到抑制導(dǎo)致其增殖速率小于亞硝酸菌,所以的浮動(dòng)大致在一個(gè)單位。研究發(fā)現(xiàn),pH是一個(gè)十分在高溫下通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)哪帻g,使反應(yīng)器中污泥停重要的運(yùn)行參數(shù),它對(duì)脫氮反應(yīng)的影響十分復(fù)雜選留時(shí)間介于亞硝酸菌和硝酸菌的最小停留時(shí)間之擇恰當(dāng)?shù)膒H不僅有利于反應(yīng)器中亞硝酸的積累,間,就可將硝酸菌從反應(yīng)器中“淘洗”掉,而使亞硝酸而且能降低工藝的運(yùn)行費(fèi)用。菌成為反應(yīng)器中的優(yōu)勢(shì)菌屬。另外在高溫條件下細(xì)利用IAwQ模型,可以計(jì)算出在好氧條件下菌的增殖速度快,不需要污泥停留就可以保證足夠亞硝酸菌的增殖情況。 SHARON工藝中選擇了在的污泥醺,根據(jù)此類(lèi)廢水特點(diǎn), SHARON工藝選用pH變化時(shí)波動(dòng)較為平穩(wěn)的常數(shù)Ks,底物濃度也了CSTK反應(yīng)器,這時(shí)反應(yīng)器的水力停留時(shí)間就等相應(yīng)的改為CwH,同時(shí)考慮到HNO2的抑制作用,推于污泥的停留時(shí)間,通過(guò)選擇合適的水力停留時(shí)間導(dǎo)出如下公式并且嚴(yán)格控制反應(yīng)器的pH,保證氨氮的亞硝酸化同時(shí)通過(guò)間歇噪氣,在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行硝化和反=·K:硝化反應(yīng)「1.3關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)Ki HNo. + CHNO1.3.]溫度對(duì)于硝化菌而言,采用了 Wiesman的增殖公SHARON工藝的基本思想就是利用亞硝酸菌式,公式如下在高溫條件下增長(zhǎng)速率大于硝酸菌這一特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)亞硝酸菌的積累。同時(shí)高溫也省去了污泥停留,但溫度ye.Kim, + CmM, K8, +C太高會(huì)導(dǎo)致微生物死亡,所以要選擇一個(gè)合適的反通過(guò)方程式(1)和(2)可以得到在不同的pH應(yīng)溫度。通過(guò) SHARON反應(yīng)器中微生物呼吸實(shí)驗(yàn)下,亞硝酸菌和硝酸菌的增長(zhǎng)率見(jiàn)圖2。從圖2可可以得出溫度與亞硝酸菌增長(zhǎng)速率的關(guān)系見(jiàn),在高pH之下,為了保證將亞硝酸菌保留在反應(yīng)D03器中而將硝酸菌“洗”出系統(tǒng),可以選擇的最小水力停留時(shí)間范圍為0.7~1.4d隨著pH的降低,這種可以選擇的范圍越來(lái)越小。當(dāng)pH小于6.8時(shí),硝酸菌的比增殖率已經(jīng)小于亞硝酸菌的比增殖率,這時(shí)要維持氨氮的亞硝酸化已經(jīng)不可能了。1020304SHARON工藝?yán)肅STR反應(yīng)器的攪拌使中溫度/℃和反應(yīng)中產(chǎn)生的CO2從反應(yīng)器中溢出,使反應(yīng)順利圖1亞硝酸曹的增長(zhǎng)與溫度的關(guān)系進(jìn)行,同時(shí)通過(guò)控制反硝化進(jìn)行的程度,將pH穩(wěn)定圖1可知,隨著溫度的升高,單位體積的亞硝在一個(gè)合理的范圍以?xún)?nèi)酸菌耗氧量也在增大,說(shuō)明它的比增長(zhǎng)率在升高,在2 SHARON工藝的小試與工程應(yīng)用40C時(shí)達(dá)到最高,隨后其增長(zhǎng)率開(kāi)始下降。為了保中國(guó)煤化工脫氮工藝, Delft證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定, SHARON工藝選擇了35C作CNMHG165·環(huán)境污染與防洎第25卷第3期2003年6月分進(jìn)行優(yōu)化,僅甲醇投加這一項(xiàng)一年大概就可節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用40000美元。若再對(duì)曝氣量和曝氣時(shí)間進(jìn)亞的酸函敢、只N0濃度行優(yōu)化,還將進(jìn)一步降低處理費(fèi)用。硝酸薄燉小043結(jié)論停留時(shí)間SHARON工藝作為短程硝化反硝化的典型工藝,與傳統(tǒng)的脫氮工藝相比有以下優(yōu)點(diǎn):①硝化和反硝化在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)完成,簡(jiǎn)化了工藝流程;②因?yàn)閳D2亞硝酸藺、硝酸菌的最小泥齡、亞硝酸、氨氮濃 SHARON工藝污泥不停留,減少了反應(yīng)器的體積度與pH的關(guān)系圖科技大學(xué)對(duì)此進(jìn)行了兩年多的小試研究。試驗(yàn)裝置和污泥處理費(fèi)用;③硝化產(chǎn)生的H+可以被隨后進(jìn)采用CSTR反應(yīng)器,進(jìn)水取自二級(jí)污水處理廠污泥行的反硝化中和減少了投加中和劑的費(fèi)用;④硝化消化池的上清液。反應(yīng)器的水力停留時(shí)間為1.5d階段可以減少25%曝氣量,反硝化可以減少40%的個(gè)硝化反硝化周期為2d,其中曝氣(硝化)時(shí)間為碳源;⑤具有較高的反硝化率,反應(yīng)時(shí)間短,反應(yīng)器80min,缺氧(反硝化)時(shí)間為40min,在反硝化階段容積可減少30%~40%;⑥污泥產(chǎn)量減少,其中硝投加了一定量的甲醇以補(bǔ)充碳源。小試中化過(guò)程可少產(chǎn)污泥33%~35%左右,反硝化過(guò)程可少產(chǎn)污泥55%左右。SHARON反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定,平均氨氮的去除率達(dá)到了85%,這證明了 SHARON工藝的可行性但是必須看到 SHARON工藝的目標(biāo)主要是獲在小試研究的基礎(chǔ)上, Delft科技大學(xué)又成功地得高濃度氨氮的去除效率,所以 SHARON反應(yīng)器將 SHARON工藝應(yīng)用于荷蘭鹿特丹的某污水處理的出水還含有大量的懸浮物和沒(méi)有被完全去除的氨廠改造,用其處理該廠水量約為564m3/d的污泥消氮、亞硝酸鹽等需要進(jìn)一步處理才能排放。另外,化池的出水。在改造時(shí),將原來(lái)一個(gè)閑置的,體積為SHARON工藝的研究對(duì)象主要是較高溫度下的高l500m3的二沉池改造成了 SHARON反應(yīng)器。因?yàn)闈舛劝钡獜U水,該工藝所要求的較高溫度條件是很多含氨廢水很難滿足的,這就限制了 SHARON工每天的水量都不同,所以水力停留時(shí)間不是固定的。藝的推廣與應(yīng)用。但 SHARON工藝本身證明了短從1994年全年的運(yùn)行情況來(lái)看,全年平均的水力停留時(shí)間為26d其中缺氧和好氧各為1.3d與小試程硝化反硝化的可行性,它對(duì)今后脫氮藝的發(fā)展相比,水力停留時(shí)間延長(zhǎng)了,主要是缺氧時(shí)間延長(zhǎng)具有十分重要的意義了,而關(guān)鍵的好氧時(shí)間由于仍然控制在接近一天的范圍內(nèi),仍然能保證將硝酸菌淘汰,維持亞硝酸菌在考文獻(xiàn)1周少奇,閘吉林,生物脫氮新技術(shù)研究進(jìn)展.環(huán)境污染治理技術(shù)與反應(yīng)器中的優(yōu)勢(shì)菌屬。設(shè)備2000.1(6):11~17在反硝化進(jìn)行15mn后投加一定量的甲醇,投2真林江,彭黨聰,王志盈短程硝化一反硝化生物脫氮.中國(guó)給水加量沒(méi)有考慮進(jìn)水氨氮負(fù)荷的變化,投量恒定同時(shí)排水,2000,16(2):29~31曝氣時(shí)間也沒(méi)有優(yōu)化,一個(gè)硝化反硝化周期為4h3徐亞同廢水中氮處理.上海:華東師范大學(xué)出版社,19964錢(qián)易,米樺友,現(xiàn)代廢水處理新技術(shù)北京:中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版其中好氧2h,缺氧2h社,1993從運(yùn)行情況看,脫氮效果還是明顯的,氨氮的年平均去除率保持在85%左右。在一年多的運(yùn)行中曾ith and without organic loading in suspended growth reactorwat.Res,,1990,24(3):297~302經(jīng)停止進(jìn)水一周,但沒(méi)有觀察到微生物大量減少,這w Verstraete. S Philips. Nicrification-denitrificHtiont pru esses說(shuō)明了 SHARON工藝運(yùn)行的穩(wěn)定性。其處理費(fèi)用and technologies in包含土建、設(shè)備、藥劑、能耗、人工費(fèi)等,約為4~6荷98,1(2):717~72蘭盾/kgNH-N。在處理費(fèi)用中,能量消耗占35%M Henze, Leslie Grady C P. w Gujer, ct al. A general mudel foringle- sludge waste water treat ment systems. Water Reaserch(其中9%是用于曝氣),甲醇的費(fèi)用占25%。甲醇987.21(5):505~515的投加量并沒(méi)有隨進(jìn)水的氨氮濃度而變化,也沒(méi)有8 U Wiesman. Biological nitrogen removal from wastewater,h對(duì)投加的時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化。一年多的運(yùn)行表明,大約只有71%甲醇用于亞硝酸鹽的反硝化。因此對(duì)這一部YH中國(guó)煤化工CNMHG期:200212166·