文档介绍：高浓度氨氮废水的高效生物脱氮途径
赵宗升 1,刘鸿亮 1,李炳伟 1,袁光钰 2
(,北京 100012;,北京 100084)
摘要:回顾了传统生物脱氮的一般原理,介绍了亚硝酸盐硝化/反硝化、同时硝化/反硝化、好氧反硝
化和厌氧氨氧化等提高生物脱氮效率的可能途径,并分析了他们各自的原理、实现条件和应用前景。
关键词:氨氮;生物脱氮;好氧反硝化;厌氧氨氧化
垃圾填埋场的渗滤液属高浓度氨氮废水,后期渗滤液的氨氮浓度达 2000mg/L 以上,如利用生物法脱
氮,反硝化需 7500mg/L 以上的碳源,而渗滤液本身所能提供的碳源明显不足,外加碳源则会增加处理成
本。因此,研究高效脱氮工艺具有重要意义。近些年来在生物脱氮理论方面有了许多进展,亚硝酸盐硝化
反硝化受到重视,发现了厌氧氨氧化和好氧反硝化微生物的生物化学作用,从而为高浓度氨氮废水的高效
生物脱氮提供了可能的途径。
1 传统生物脱氮原理
硝化反应是由一类自养好氧微生物完成的,它包括两个步骤:第一步称为亚硝化过程,是由亚硝酸菌
将氨氮转化为亚硝酸盐,亚硝酸菌中有亚硝酸单胞菌属、亚硝酸螺杆菌属和硝化球菌属;第二步称为硝化
过程,由硝酸菌(包括硝酸杆菌属、螺菌属和球菌属)将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐。亚硝酸菌和硝酸菌
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统称为硝化菌,都利用无机碳化合物如CO32 、HCO3-和CO2作为碳源,从NH3、NH4+或NO2-的氧化反应中
获取能量。
亚硝酸菌和硝酸菌的特性大致相似,但前者的世代期较短,生长率较快,因此较能适应冲击负荷和不
利的环境条件;当硝酸菌受到抑制时,有可能出现NO-2 积累的情况。
反硝化反应是由一群异养型微生物完成的,它的主要作用是将硝酸盐或亚硝酸盐还原成气态氮或N2O,
反应在无分子态氧的条件下进行。反硝化细菌在自然界很普遍,多数是兼性的,在溶解氧浓度极低的环境
中可利用硝酸盐中的氧作为电子受体,有机物则作为碳源及电子供体提供能量并被氧化稳定。
由于从反硝化获得的能量低于氧气还原所获取的能量,所以反硝化被认为仅在缺氧条件下发生。
从NH4+至NO2-的转化,经历了 3 个步骤、6 个电子的转移,可见亚硝酸菌的酶系统十分复杂,而硝
化过程则相对简单些,只经历了一步反应、2 个电子的变化。因此也有人认为,亚硝酸菌往往比硝酸菌更
易受到抑制。中国城镇水网
反硝化反应一般以有机物为碳源和电子供体。当环境中缺乏有机物时,无机物如氢、Na2S等也可作
为反硝化反应的电子供体,微生物还可以消耗自身的原生质进行所谓的内源反硝化。
↑-
C5H7O2N+4NO3-→5CO2+NH3+2N2 + 4OH
源反硝化的结果是细胞物质的减少,并会有 NH3 的生成,因此废水处理中均不希望此种反应
占主导地位,而应提供必要的碳源。
硝化和反硝化反应的进行是受到一定制约的,一方面,自养硝化菌在大量有机物存在的条件下,对氧
气和营养物的竞争不如好氧异养菌,从而导致异养菌占优势;另一方面,反硝化需要提供适当的电子供体,
通常为有机物。上述硝化菌和反硝化菌的不同要求导致了生物脱氮反应器的不同组合,如硝化与反硝化由
同一污泥