污水處理：生物法、氨氮方法詳解

#/8污水處理：生物法、氨氮方法詳解一、生物法1.生物法機(jī)理即生物硝化和反硝化機(jī)理在污水的生物脫氮處理過(guò)程中，首先在好氧條件下，通過(guò)好氧硝化菌的作用，將污水中的氨氮氧化為亞硝酸鹽或硝酸鹽；然后在缺氧條件下，利用反硝化菌（脫氮菌）將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮?dú)舛鴱奈鬯幸莩?。因而，污水的生物脫氮包括硝化和反硝化兩個(gè)階段。生物脫氮工藝流程見圖1。硝化反應(yīng)是將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的過(guò)程，包括兩個(gè)基本反應(yīng)步驟：由亞硝酸菌參與的將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽的反應(yīng)；由硝酸菌參與的將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的反應(yīng)。在缺氧條件下，由于兼性脫氮菌（反硝化菌）的作用，將硝化過(guò)程中產(chǎn)生的硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成N2的過(guò)程，稱為反2硝化。反硝化過(guò)程中的電子供體是各種各樣的有機(jī)底物(碳源)。生物脫氮法可去除多種含氮化合物，總氮去除率可達(dá)70%—95%,二次污染小且比較經(jīng)濟(jì)，因此生物脫氮法運(yùn)用最多。但缺點(diǎn)是占地面積大，低溫時(shí)效率低。2.傳統(tǒng)生物法目前,對(duì)氨氮污水實(shí)際處理中應(yīng)用較成熟的生物處理方法

是傳統(tǒng)的前置反硝化生物脫氮,如A/0、A/O工藝等,都能在一2定程度上去除污水中的氨氮。傳統(tǒng)生物脫氮途徑一般包括硝化和反硝化兩個(gè)階段，硝化和反硝化反應(yīng)分別由硝化菌和反硝化菌作用完成，由于對(duì)環(huán)境條件的要求不同，這兩個(gè)過(guò)程不能同時(shí)發(fā)生，而只能序列式進(jìn)行，即硝化反應(yīng)發(fā)生在好氧條件下，反硝化反應(yīng)發(fā)生在缺氧或厭氧條件下。由此而發(fā)展起來(lái)的生物脫氮工藝大多將缺氧區(qū)與好氧區(qū)分開,形成分級(jí)硝化反硝化工藝，以便硝化與反硝化能夠獨(dú)立地進(jìn)行。后置反硝化工藝、前置反硝化工藝、A/O工藝、(A/0)UCT工藝、JBH工藝、AAA工藝等，這些都是典型的2傳統(tǒng)硝化反硝化工藝。A/O系統(tǒng)A/O脫氮除磷系統(tǒng)，即缺氧、好氧脫氮除磷系統(tǒng)。具有去除廢水中氮污染物的工藝，同時(shí)對(duì)脫磷亦有一定的效果。其

工藝流程是讓廢水依次經(jīng)歷缺氧、好氧兩個(gè)階段，故人們通稱為缺氧、好氧脫氮除磷系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱A/0系統(tǒng)。A/0系統(tǒng)流程簡(jiǎn)單、運(yùn)行管理方便，且很容易利用原廠改建，從而提高了出水水質(zhì)。A/0法工藝如圖2所示。2A-O法處理工藝是在好氧條件下，污水中NH和銨鹽在硝TOC\o"1-5"\h\z3化菌的作用下被氧化成NO—N和NO—N,然后在缺氧條件23下，通過(guò)反硝化反應(yīng)將NO-—N和NO-—N還原成N,達(dá)到脫氮232的目的。A/O是目前普遍采用的工藝，它是在法A/O法的基礎(chǔ)上2增加一個(gè)厭氧段和一個(gè)缺氧段，傳統(tǒng)A/O工藝流程如圖3所2Zj\o5.厭氧一缺氧一好氧工藝(簡(jiǎn)稱A-A/O工藝)12A—A/O工藝和A/O工藝同屬于硝化一反硝化為基本流122程的生物脫氨工藝，所不同的是A—A/O工藝是在A/O工藝121基礎(chǔ)上增加了一級(jí)預(yù)處理段一厭氧段(A),目的在于通過(guò)水解1(酸化)的預(yù)處理，改變廢水中難降解物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，提高其可生化性，強(qiáng)化脫氮效果。硝化和反硝化兩個(gè)過(guò)程仍然需要在兩個(gè)隔離的反應(yīng)器中進(jìn)行,或者在時(shí)間或空間上造成交替缺氧和好氧環(huán)境的同一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行。并且傳統(tǒng)的生物脫氮工藝，主要有前置反硝化和后置反硝化兩種。前置反硝化能夠利用廢水中部分快速易降解有機(jī)物作碳源，雖然可節(jié)約反硝化階段外加碳源的費(fèi)用，但是,前置反硝化工藝對(duì)氮的去除不完全，廢水和污泥循環(huán)比也較高，若想獲得較高的氮去除率，則必須加大循環(huán)比，能耗相應(yīng)也增加。而后置反硝化則有賴于外加快速易降解有機(jī)碳源的投加同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大量污泥，并且出水中的COD和低水平的DO也影響出水水質(zhì)。生物脫氮工藝存在的問(wèn)題：工藝流程較長(zhǎng)，占地面積大，基建投資高；由于硝化菌群增殖速度慢且難以維持較高的生物濃度，特別是在低溫冬季,造成系統(tǒng)的HRT較長(zhǎng)，需要較大的曝氣池，增加了投資和運(yùn)行費(fèi)用系統(tǒng)為維持較高的生物濃度及獲得良好的脫氮效果，必須同時(shí)進(jìn)行污泥和硝化液回流，增加了動(dòng)力消耗和運(yùn)行費(fèi)用；⑷系統(tǒng)抗沖擊能力較弱，高濃度叫-N和叫-廢水會(huì)抑制硝化菌生長(zhǎng)；(5)硝化過(guò)程中產(chǎn)生的酸度需要投加堿中和，不僅增加了處理費(fèi)用，而且還有可能造成二次污染等。&生物脫氮法新工藝硝化反應(yīng)不僅由自養(yǎng)菌完成，某些異養(yǎng)菌也可以進(jìn)行硝化作用；反硝化不只在厭氧條件下進(jìn)行，某些細(xì)菌也可在好氧條件下進(jìn)行反硝化；而且,許多好氧反硝化菌同時(shí)也是異養(yǎng)硝化菌，并能把NH+氧化成NO-后直接進(jìn)行反硝化反應(yīng)。42生物脫氮技術(shù)在概念和工藝上的新發(fā)展主要有：短程(或簡(jiǎn)捷)硝化反硝化、同時(shí)硝化反硝化和厭氧氨氧化。厭氧氨氧化工藝厭氧氨氧化(ANA-MMOX)是以硝酸鹽為電子受體或以氨作為直接電子供體，進(jìn)行硝酸鹽還原反應(yīng)或?qū)喯跛岬D(zhuǎn)化為氮?dú)獾姆聪趸磻?yīng)。與傳統(tǒng)的硝化反硝化工藝或同時(shí)硝化反硝化工藝相比，氨的厭氧氧化具有不少突出的優(yōu)點(diǎn)。主要表現(xiàn)在：無(wú)需外加有機(jī)物作電子供體，既可節(jié)省費(fèi)用，又可防止二次污染；硝化反應(yīng)每氧化lmolNH+耗氧2mol,而在厭氧氨氧化4反應(yīng)中，每氧化lmolNH+只需要0.75mol氧，耗氧下降462.5%(不考慮細(xì)胞合成時(shí))，所以，可使耗氧能耗大為降；傳統(tǒng)的硝化反應(yīng)氧化1molNH+可產(chǎn)生2molH+,反硝化4還原1molNO-或NO-將產(chǎn)生1molOH-,而氨厭氧氧化的生物產(chǎn)酸2量大為下降，產(chǎn)堿量降至為零，可以節(jié)省可觀的中和試劑。故厭氧氨氧化及其工藝技術(shù)很有研究?jī)r(jià)值和開發(fā)前景。短程硝化反硝化工藝短程硝化反硝化是將硝化控制在HNO階段而終止，隨后進(jìn)2行反硝化，其生物脫氮過(guò)程。女口：NHHNO——N短程生物脫氫工藝的優(yōu)點(diǎn)：22可節(jié)省氧供應(yīng)量約25%，降低了能耗；節(jié)省反硝化所需碳源40%，在C/N比一定的情況下，提高了TN去除率；減少污泥生成量可達(dá)50%;減少投堿量，縮短反應(yīng)時(shí)間。但是短程硝化反硝化的缺點(diǎn)是不能夠長(zhǎng)久穩(wěn)定地維持HNO積累。2同時(shí)硝化反硝化工藝所謂同時(shí)硝化反硝化工藝就是硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)在同一反應(yīng)器中，相同操作條件下同時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象。同時(shí)硝化反硝化過(guò)程由于是在一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行，它具有如下優(yōu)點(diǎn)：完全脫氮，強(qiáng)化磷的去除；降低曝氣量，節(jié)省能耗并增加設(shè)備處理負(fù)荷，減少堿度的能耗；簡(jiǎn)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和操作，同時(shí)硝化反硝化工藝的不足之處就是影響因素較多，過(guò)程難以控制。綜上，生物法處理氨氮污水較穩(wěn)定，但一般要求氨氮濃度在400mg/L以下，總氮去除率可達(dá)70%?95%。生物脫氮新工藝處理高濃度氨氮污水效率比較高，實(shí)際投入運(yùn)行的有短程硝化反硝化工藝和厭氧氨氧化工藝，但它們的工藝條件要求嚴(yán)格，特別是對(duì)溶解氧的要求更為嚴(yán)格，在實(shí)際應(yīng)用中很難控制；其他新型脫氮技術(shù)也只是在實(shí)驗(yàn)研究階段。對(duì)于高濃度含氮污水成分復(fù)雜，生物毒性大，為了取得很好的處理效果，必須針對(duì)不同行業(yè)和污水性質(zhì)而采取不同的處理辦法。焦化、味精、化肥等行業(yè)多采取A/O法，養(yǎng)殖行業(yè)一般采取SBR法（序批式生物反應(yīng)法）。生物脫氮氨技術(shù)將是未來(lái)成為高濃度氨氮污水處理方向。二、氨氮污水處理方法的選擇遵循原則1、城市污水、中低氨氮濃度工業(yè)廢水中氨氮的去除，由于生物法因工藝簡(jiǎn)單、處理能力強(qiáng)、運(yùn)行方式靈活，處理工藝成熟，比較經(jīng)濟(jì)，在其他同等條件下優(yōu)先選擇。2、高濃度氨氮工業(yè)廢水應(yīng)根據(jù)廢水的特性選擇不同的物化法與生物法聯(lián)合去除比較經(jīng)濟(jì)有效。3、盡管氨氮去除方法有多種，有時(shí)還采取多種技術(shù)的聯(lián)合處理，但還沒(méi)有一種方案能高效、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定的處理氨氮污水，有些工藝在氨氮被脫除的同時(shí)帶來(lái)了二次污染。4、操作簡(jiǎn)便、處理性能穩(wěn)定咼效、運(yùn)彳丁費(fèi)用低廉、能實(shí)現(xiàn)氨氮回收利用的處理技術(shù)是今后發(fā)展的方向。5、氨氮污水的研究重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)方面：(1)開發(fā)廉價(jià)的沉淀劑，包括磷源、鎂源的開發(fā)研究及循環(huán)利用。(2)提高離