生物脱氮技术的现状与发展.doc

PAGE PAGE 6 [收稿日期]2008-08-08 [作者简介]冯灵芝（1981- ），女，硕士，主要从事水污染控制理论与技术方面的教学与研究工作。 生物脱氮技术的现状与发展 冯灵芝 （上海农林职业技术学院，上海松江：201600） 摘 要: 本文阐述了废水生物脱氮的基本原理，介绍了A/O工艺、SBR、氧化沟等传统生物脱氮工艺及特点，并对生物脱氮新工艺及其特点进行综述，对这些技术工艺的应用前景进行了展望。 关键词:生物脱氮；硝化；反硝化；活性污泥 随着水体富营养化及对鱼类等生物的毒害作用的加剧，氮污染已成为仅次于有机物的第二大水体污染物。传统生物处理技术主要用于去除水中呈溶解性的有机物和悬浮物，而对氮、磷等营养物质的去除率较低。如二级处理中BOD5的去除率仅为20%~30%。为此，我国自80年代开始了污水脱氮的研究工作，对现有生物处理系统进行了改进，在保持原有有机物去除率的同时，使脱氮能力增强；另有许多研究者对脱氮机理做了深入研究，相继提出了一系列新的脱氮技术，近一步完善了生物脱氮的理论。 1 生物脱氮的基本原理 生物脱氮即在微生物的作用下，将有机物氮及氨氮转化为氮气的过程。主要包括硝化及反硝化两个阶段[1]。 （1）硝化反应 在好氧条件下，NH4+氧化成NO3-和NO2-的过程称为硝化反应。此反应是由亚硝酸菌和硝酸菌两种化能自养型微生物共同完成，其反应式为： 从上述反应式可知，硝化反应要在有氧条件下进行，理论硝化需氧量为4.57g 02/g NH4+-N；HNO3的产生使环境酸性增强，需投加一定的碱，维持pH在8~9为宜；由于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，从而使硝化菌得不到优势，降低硝化速率，一般认为BOD5小于20mg/l时，硝化反应才能完成。 （2）反硝化反应 在无分子态氧存在的条件下，反硝化菌将NO3-和NO2-还原为N2或N2O过程，称为反硝化反应。它是由一群异养型微生物完成。其反应式为： 反硝化反应一般以有机物为碳源和电子供体，一般当BOD5/TKN3~5时 ，可认为碳源充足，否则需投加外加碳源 。 2 废水生物脱氮典型工艺 根据污水处理系统的类别不同可将生物脱氮系统分为活性污泥脱氮系统和生物膜系统。其分别采用活性污泥法反应器与生物膜反应器作为好氧/缺氧反应器，实现硝化反硝化以达到脱氮目的。下面就目前国内常用的几种生物脱氮工艺分别作以介绍: 2.1 活性污泥系统 2. A/O工艺是一种前置反硝化工艺，1973年由Barnard为改进Barth传统三级生物脱氮工艺而提出的，是目前国内外在新厂建设和老厂改造方面普遍采用的城市污水生物脱氮工艺，具有较好的代表性。其工艺特点是将缺氧池置于曝气池前面，并将曝气池的硝化液和二沉池的污泥回流至缺氧池，如图1所示。 进水Q 进水Q rQ内循环液 剩余污泥 污泥回流RQ 出水 A池 O池 二沉池 图1 A/O工艺流程图 反硝化段中的反硝化菌在无氧和低氧条件下，直接利用进水中的有机碳源，以回流硝化池中的硝酸盐氮中的氧为电子受体，将NO3-还原为N2。不需外加碳源，并可减轻硝化时的有机物负荷，减少水力停留时间，节省曝气量；反硝化过程中产生的碱度可为硝化段用，节约碱的投加量。同时缺氧池前置，还具有生物选择器的作用，可改善活性污泥的沉降性能，有利于控制污泥膨胀。该工艺不足之处主要是工艺的处理水含有一定浓度的硝态氮，如运行不当，在沉淀池中可能进行反硝化反应，使污泥上浮，影响出水水质。 此外，由混合液回流比r与最大可能脱氮率R的关系式R=r/(1＋r)可知，在一定程度上增大回流比可以提高脱氮效果，但其缺点是增加了动力消耗，同时，内循环液带入大量溶解氧，使反硝化段难于保持理想的缺氧状态，影响反硝化速率。故我们应从提供缺氧段硝酸盐和反硝化速率两方面综合考虑，根据处理的目标选择合适的回流比[2]。 2.1.2 SBR法作为一种较早的污水活性污泥处理系统，随着自动化技术的提高加上其自身的许多独到之处而愈发受到重视。它将曝气池和沉淀池合而为一，生化反应呈分批进行，基本工作周期可由进水、反应、沉淀、排水和闲置5个阶段组成。SBR可以通过闲置曝气或半限制曝气等运行方式在时间上实现缺氧/好氧的组合，并对每一部分的时间比例作合适的控制，以达到脱氮的目的。相对于A/O系统，能省去混合液和污泥回流，大大降低了运行费用。 朱淑琴[3]等人通过对间歇式活性污泥法进行硝化－反硝化的试验，证明采用SBR工艺具有较好的脱氮效果。在好氧段曝气7h，氨氮下降93％，在反硝化阶段，以甲烷为外加碳源，用磁力搅拌器搅拌，6h后反硝化率达95%以上。 SBR工艺操作灵活，赵雅光等人[4]针对味精废水高NH3-N、出水NH3-N不达标情况，改变原废水处理站SBR运行参数，使其形成两段缺