文档介绍：厌氧氨氧化
厌氧氨氮化一般前置短程硝化工艺,将废水中的一部分氨氮转化成亚硝酸盐。目前在处理焦化废水、垃圾渗滤液等废水方面已经有成功的运用实例。
Broda的预言
1977年,奥地利理论化学家Broda根据化学反应热力学,预言自然界存在以硝酸盐或亚硝酸盐为氧化剂的氨氧化反应,因为与以氧为氧化剂的氨氧化反应相比,它们释放出的自由能一点也不逊色。
序号电子受体化学反应ΔG/(KJ/mol) 1 氧 2NH4++3O2→2NO2-+2H2O+4H+ -241 2 亚硝酸盐 NH4++NO2-→N2+2H2O -335 3 硝酸盐 5NH4++3NO3-→4N2+9H2O+2H+ -278
既然自然界存在自养型亚硝化细菌,能够催化反应1,那么理论上也应该存在另一种自养型细菌,能够催化反应2和反应3。由于当时这种细菌还没有被发现,所以,Broda 认为它们是隐藏于自然界的自养型细菌。
Mulder的发现
20世纪80年代末,荷兰Delft工业大学开始研究三级生物处理系统。在试运期间,
Mulder等人发现,生物脱氮流化床反应器除了进行人们所熟知的反硝化外,还进行着人们未知的某个反应使氨消失了。进一步观察发现,除了
氨不明去向外,硝酸盐和亚硝酸盐也有一半以上不明去向。
而且伴随着氨与硝酸盐(亚硝酸盐)的消失,产气率大幅度提高,气体中的最主要的成分为N2。
对生物脱氮流化床反应器所做的氮素和氧化还原平衡发现,氨与硝酸盐之间的反应基本上按照反应3所预期方式进行。理论值与实测值非常接近。
为了对这一反应结果进行确认,Mulder等人进一步做了分批培养实验。实验证明,氨确实与硝酸盐同步转化;硝酸盐耗尽时,氨转化也停止;添加硝酸盐后,氨转化继续进行。伴随氨和硝酸盐的转化,累计产气量增加;转化停止时,累计产气量不变。气体的主要成分是N2。
Graff等采用15N的示踪实验研究表明,Anammox是通过生物氧化的途径实现的,过程中最可能的电子受体是羟胺(NH2OH),并推测出其代谢途径:
NH2OH + NH3 → N2H4 + H2O
N2H4 → N2 + 4[H]
HNO2 + 4[H] → NH2OH + H2O
温度是影响细菌生长和代谢的重要环境条件。随着温度的升高,细胞内的生化反应加快,细菌生长加速;超过上限温度后,对温度敏感的细胞组分(如蛋白质和核酸)变性加剧,细菌生长停止,甚至死亡。如果其他条件不变,细菌有一个最适生长温度。
pH控制
溶解氧浓度控制
基质浓度控制
在基质浓度控制中,应重点控制亚硝酸盐浓度,使之低于5mmol/l.
负荷控制
在反应器容积负荷设定以后,其工作性能有赖于污泥负荷作保障。如果污泥负荷很高,接近或超过最大污泥活性,多余基质将不被转化,如果该基质是氨,则会影响出水水质,如果该基质是亚硝酸盐,甚至会导致反应器失控。
防止污泥超负荷的措施是提高污泥浓度。—/(kg?d).
泥龄控制
(1)由于氨可以直接用作反硝化反应的电子供体,因此,不需要外加有机物做电子供体,既可节省费用,又可防止二次污染。
1molNH4+,%,从而使供氧耗能大幅度下降。
(2)系统中的生物产率很低,致使水力停留时间比较长,所需的反应器容积很大,废水处理工程的一次投资比较大。
(3)系统反应所需要的温度较高,实际中必须考虑环境条件和所需的能耗
工艺不适用于高浓度含氮废水。
改进的途径及建议
SHARON工艺就是短程硝化反硝化,在高温和极短的污泥龄条件下,将氨的氧化过程控制在亚硝化阶段,在缺氧条件下进行反硝化。
SHARON-ANAMMOX联合工艺是由SHARON和ANAMMOX组成的新型生物脱氮工艺,即在有氧条件下将SHARON反应控制在氨氧化反应的亚硝化阶段,其出水作为
ANAMMOX反应器的进水。此联合工艺是迄今为止最简洁的生物脱氮工艺,具有不需要外加碳源及碱度、氧耗小、污泥产量少等优点,对中等及较低浓度的氨氮废水脱氮处理具有极大的实际应用价值
BUYO废水生物脱氮新技术
方程(1)是好氧条件下传统硝化反应方程式,(2)是厌氧条件下Mulder
其影响较大。
ANAMMOX菌对基质的特殊要求,决定了它的主要废水处理对象是高氨低碳废水,如垃圾渗滤液,污泥硝化液等高浓度含氮废水。
去除效果。经过150d的驯化培养,固定床氨氮的平均去除率高达88%;流化反应器氨氮和亚硝氮的去除率分别高达82%和99%,对氨氮的去除能力