上?；ol 35 No. 1Shanghai Chemical IndustryJan.2010環(huán)境保護耦合式污水脫氮技術的研究進展耿亮朱勇何巖林劍波黃民生華東師范大學資源與環(huán)境科學學院(上海200062)摘要基于微生物的協(xié)同作用概述了耦合式污水脫氮技術的研究現狀,主要包括同步硝化反硝化,厭氧氨氧化與反硝化協(xié)同,同時反硝化產甲烷,厭氧氨氧化、甲烷化和反硝化耦合等,并且闡述了這些過程的原理、實現工藝及特點,以期為實現污水的有效脫氮提供參考。關鍵詞同步硝化反硝化厭氧氨氧化與反硝化協(xié)同同時反硝化產甲烷厭氡氨氧化甲烷化和反硝化耦合中圖分類號X70310引言完全硝化、反硝化所需的時間。目前常用的同步硝化反硝化工藝的性能比較具體見表1。在眾多的水體生物脫氮技術中,生物法是運用國外對SND的研究已逐漸從實驗室走向污水極其廣泛的一種脫氮技術。傳統(tǒng)的生物脫氮是由硝廠的實踐階段,在荷蘭、德國等國家已有利用同步硝化過程和反硝化過程兩部分組成,利用好氧硝化、缺化反硝化脫氮工藝的污水處理廠在運行。氧反硝化來達到脫氮目的。但傳統(tǒng)的工藝往往存在12厭氧氨氧化與反硝化協(xié)同著耗能多、耗時長、占地面積大、有機負荷較低等缺厭氧氨氧化反應( ANAMMOX)是在嚴格缺氧的點。近年來以研究能耗低、處理時間短、能源回收為條件下,以NH為電子供體,以NO2為電子受體將目的可持續(xù)脫氮技術而成為研究熱點,目前主要利NHNO2轉化為N2的過程用微生物代謝特性,在同一反應器和同一反應系統(tǒng)有研究者在進行垃圾滲濾液同步硝化反硝化脫中實現兩種或兩種以上污水處理過程的耦合技術。氮時發(fā)現,一部分不知去向的氮可能是在ANOM1耦合式生物處理工藝技術MOX過程中去除的叫這就說明在同一反應器系統(tǒng)中實現厭氧氨氧化與反硝化脫氮協(xié)同作用的可能1.1同步硝化反硝化性,而且對生物脫氮新技術的開發(fā)具有重要意義。周傳統(tǒng)的脫氮理論認為脫氮需經硝化和反硝化兩少奇推導厭氧氨氧化和有機環(huán)境下以葡萄糖為碳個不同的過程。反硝化菌是異養(yǎng)兼性厭氧菌,只有在源時反硝化脫氮的電子計量學方程式,分析結果表無分子氧而同時存在硝酸和亞硝酸離子的條件下,明:厭氧氨氧化菌可將反硝化產生的CO2作為無機它們才能夠利用這些離子中的氧進行呼吸,使硝酸碳源;反硝化菌可以利用厭氧氨氧化過程中產生的鹽還原2。但是近幾年的研究表明,硝化和反硝化可NO3。隨后很多研究者進行了一系列在實際工藝中在同一反應器中同時發(fā)生,許多實際運行中的好氧實現 ANAMMOX和反硝化協(xié)同的研究。周少奇張硝化池中也常常發(fā)現有總氮損失,這一現象被稱為鴻郭等通過UASB(上流式厭氧污泥床)生物反應器同步硝化反硝化現象( Simultaneous Nitrification and發(fā)現在有機環(huán)境下,UASB反應器中可以實現厭氧Denitrification簡稱SND氨氧化與反硝化的協(xié)同作用,并且在厭氧氨氧化活SND意味著在同一反應器內相同的操作條件性穩(wěn)定階段(120d開始),氨氮和亞硝氮的平均去除下,硝化、反硝化應能同時進行,如果能夠保證在好率分別高達9479%和9817%,COD最高去除率可氧池中一定效率的反硝化與硝化反應同時進行,那達5168%平均去除率2351%。么對于連續(xù)運行的SND工藝污水處理廠,可以省去朱明石等采用厭氧氨氧化工藝的UASB-生物缺氧池的費用,或至少減少其容積。對于僅由一個反膜反應器處理高濃度含氮廢水,在反應器中連續(xù)加應池組成的序批式反應器來講SND能夠降低實現有機物(葡萄糖),NHyN和NO2-N和TN都取得基金項目:上海市建設與交通委員會重大科技攻關項目(重科2007-007)第一作者簡介:耿亮女1986年生在讀碩士研究生研究方向為水污染控制工程第1耿亮等耦合式污水脫氮技術的研究進展表1各種利用同步硝化反硝化工藝的效果工藝實現方式處理效果待點TN去除率:60%左右好氧膨脹顆粒污泥床(SND)NH-N去除率:95%左右沉降性能好、污泥代謝活性高,既可以利用外源溶解性COD去除率:95%左右基質又可以利用胞內儲存物質為碳源進行缺氧反硝化sⅥI值:32.5左右序批式生物膜法(SBBR)TN去除率:74%-82%抗沖擊負荷強反應器內生物多樣性和生物量豐富、占NH-N去除率85%-92%地面積小、節(jié)省基建投資、適合中小城鎮(zhèn)污水處理新型環(huán)流污水處理技術(Oco)TN去除率:75%左右脫氮除磷功能強、出水水質穩(wěn)定、自動化水平高、投資NHyN去除率:811%-83.89%省和占地少TN的去除率:80%95%NHN去除率:81.2%989%膜生物反應器(MBR)COD去除率:90%以上出水水質好、占地面積小、污泥停留時間(SRT長、剩余SND率:45%-~50%污泥量少;但是膜污染嚴重還具有一定的除P效果NHN去除率:90%左右一體式膜生物反應器(SMBRCOD去除率:85%以上具有較優(yōu)的同步脫氮除磷能力;但過高的污泥濃度會TN的去除率:45%左右造成溶解氧不足,導致NH3-N去除效果不佳同時有較強的除P能力網了良好的去除效果。僅用23d,在同一反應器系統(tǒng)中氧產甲烷反應器,在單一反應器中同時實現反硝化成功實現了 ANAMMOX與反硝化協(xié)同作用脫氮明。和產甲烷反應厭氧同時反硝化產甲烷工藝可以對運行穩(wěn)定之后的UASB生物膜反應器中通過在實現生物脫氮的同時產生甲烷,并且可以充分利連續(xù)添加有機物的方法,分析其對厭氧氨氧化反應用廢水中的有機碳源。該工藝的關鍵在于如何使硝脫氮效果的影響和反應器氮素濃度負荷的試驗顯態(tài)氮(NO-N)對產甲烷菌的抑制作用減少或消除示:有機物的添加(葡萄糖)對系統(tǒng)去除NHN和污水處理工藝的快速啟動和穩(wěn)定運行是決定其NO2-N能力的影響不大;在低負荷運行時,NH-N能否在實際污水處理領域應用的兩大重要因素。陳和NO2-N的去除率在999%以上。隨著進水負荷的莉莉等將厭氧顆粒污泥接種于在UASB反應器中逐漸提高反應器中氮素去除率會下降。當NH2N、HRT和溫度控制良好的情況下,在模擬廢水中成功NO2-N和TN濃度負荷分別提升至0239kg/(m3實現了同步反硝化產甲烷工藝的啟動,并取得了d)、0.315kg/(m3d)和0.554kg(m3d)時氮素去除95%以上的COD和NO3-N的去除率。遲文濤等率明顯下降反應器總體性能較差,此時反應器已達用實驗室規(guī)模UASB反應器實驗研究顯示:反應器到滿負荷階段,厭氧氨氧化工藝的UASB生物膜反具有一定的抗沖擊能力,但氮負荷不宜提高得太快,應器對氮素濃度負荷仍有很大提升空間叫。進水中NO3-N濃度不宜超過400mg,否則會造成由于厭氧氨氧化和反硝化協(xié)同的機理尚不是很反應器的不穩(wěn)定運行。他們還利用厭氧懸浮顆粒污清楚因此利用此協(xié)同作用進行污水處理時,對工藝泥床反應器,通過微生物的反硝化作用和產甲烷成的控制很困難,導致出水水質不穩(wěn)定。因此需要深功地在單級反應器中去除了硝酸鹽和水中有機質入探討 ANAMMOX和反硝化的協(xié)同機理,并且進一厭氧同時反硝化產甲烷工藝具有很強的優(yōu)越步優(yōu)化工藝的運行條件性,在實現厭氧反應器功能擴展的同時,也為傳統(tǒng)硝1.3同時反硝化產甲烷化-反硝化工藝提供了一個新的思路。對于高含氮厭氧同時反硝化產甲烷工藝是將含有較高濃度有機廢水以厭氧反應器代替?zhèn)鹘y(tǒng)反硝化脫氮工藝中硝態(tài)氮的好氧反應器出水直接回流至工藝前端的厭的缺氧段,可以提高硝化-反硝化工藝單元組合的上海化工第35卷靈活性,進而達到縮短工藝流程、節(jié)約土地、降低噸徑占60.9%、短程反硝化途徑占10.7%全程反硝化水處理成本的目的。對于厭氧同時反硝化產甲烷反途徑占284%。與傳統(tǒng)的活性污泥工藝相比應的機理NO2N對產甲烷反應影響的生化反應機EGSB-BAF集成系統(tǒng)可以顯著減少氧氣消耗量從而理和同一反應器中反硝化菌和產甲烷菌的共生關節(jié)約曝氣成本,所節(jié)約COD的量占進水COD總系,還有待于進一步研究。有研究者認為釆用反硝量(864×103kgd)的339%;回收甲烷1.03Ld,占化/產甲烷相結合的工藝系統(tǒng),后面加一個硝化工系統(tǒng)COD。去除量的370%,充分顯示了該工藝的藝,對于較高C/N比的有機工業(yè)廢水具有極大的發(fā)優(yōu)越性。展?jié)摿?4厭氧氨氧化、甲烷化和反硝化耦合2結論厭氧氨氧化、甲烷化、反硝化都是在無分子氧條傳統(tǒng)的污水生物脫氮處理工藝存在電能消耗件下由不同功能微生物群落調制和催化的生物化學大、有機碳源爭奪、剩余污泥產量大、同時釋放較多過程。如果通過一定的技術手段將三者耦合,共生在溫室氣體到大氣之中等不足之處。而可持續(xù)污水處一個微生態(tài)系統(tǒng)中進行調控和催化,那么就可在一理技術將污水視作為資源與能源的載體,強調以回個反應器同時實現脫碳和氮,節(jié)約好氧過程的曝氣收為目的的可持續(xù)技術本身資源與能源消耗量應最能源消耗,將部分有機碳轉化為CH回收。這一研低,與節(jié)能減排理念相一致。由于微生物的多樣性和究發(fā)展方向也符合現代廢水處理技術的高污泥濃生物化學作用機理的復雜性,同步硝化反硝化、厭氧度、低污泥產率、高容積負荷同時去除COD和營養(yǎng)氨氧化與反硝化協(xié)同、同時反硝化產甲烷及厭氧氨組分以及綜合利用資源的要求。氧化、甲烷化和反硝化耦合等原本獨立完成的生化近年來重慶大學運用EGSB(膨脹顆粒污泥床)反應得以在一定條件下實現耦合,耦合式生物處理反應器技術處理NO2合成廢水,COD的去除率為技術的基礎理論與工藝技術的研發(fā)與可持續(xù)污水生97%、NO2去除率為100%,反應器容積負荷速率達物處理工藝的發(fā)展具有劃時代的推動作用。656gCOD/(L·d),氮負荷率達09gN(Ld)叫。隨參考文獻:后,在此基礎上重慶大學又對運用EGSB反應器實(] Mateju V, Cizinska s, Krejci J,eta. Biological water現3個過程耦合的優(yōu)點和工藝的啟動、影響因素進denitrification-arevies [. Enzyme Microb TechnoL, 1992,行了深人研究。研究發(fā)現:在一定條件下,EGSB對14:165-194.氨氮和總氮的去除效果是傳統(tǒng)活性污泥法硝化反硝2xesc. Zhang X. Wang Zs. Integrated study on bio-化的4-15.5倍;pH值、溫度、溶解氧、氧化還原電位tiae Cirumstantiae, 2002, 22(5: 557-561亞硝酸鹽和COD對EGSB反應器中厭氧氨氧化與甲(3李叢娜,呂錫武,稻森悠平同步硝化反硝化脫氮研究烷化反硝化的耦合和顆粒污泥的特性均有影響凹門給水排水,2001,27(1)22-24祖波發(fā)現微量NO2對厭氧氨氧化甲烷化反硝{q] Williams S F, Martin D P, Horowitz D M. PHA appli-化耦合影響時,微量NO2會強化厭氧氨氧化作用,cations: Addressing the price performa但是會抑制甲烷化和反硝化作用四。張代鈞在之前Engineering. Intemational joumal of Biological Macro-的研究基礎上,將膨脹顆粒污泥床(EGSB)和曝氣生1999,25(13):111-121物濾池(BAF)集成,使ECSB反應器的出水進入李軍彭水臻,顧國維,等SBR同步硝化反硝化處理BAF反應器進行短程硝化反應,BAF反應器的出水生活污水的影響因素環(huán)境科學學報,20026(5外回流至EGSB反應器為后者提供亞硝態(tài)氮,在不728-733.需外部投加亞硝態(tài)氮的條件下,成功實現了厭氧氨6羅固源,許曉毅,唐剛,等.0G0工藝處理城市污水脫氮除磷試驗研究門中國給水排水,2006,22369-72氧化、甲烷化和反硝化的耦合7]齊唯,李春杰,何儀亮.浸沒式膜生物反應器的同步硝在對ECSB-BAF系統(tǒng)中各種過程對總氮的去化反硝化效應卩中國給水排水,2003,197:8-11除率進行研究時發(fā)現:厭氧氨氧化途徑占35.%、短圖8]李軍.彭永臻,顧國維,等.SBR同步硝化反硝化處程反硝化途徑占474%、全程反硝化途徑占167%理生活污水的影響因素門環(huán)境科學學報,200,26在EGSB反應器總氮的去除過程中,厭氧氨氧化途(5):728-733.第1期耿亮等:耦合式污水脫氮技術的研究進展⑨9]張立東,馮麗娟.同步硝化反硝化技術研究發(fā)展卩18]遲文濤,趙雪娜,江瀚,等.厭氧同時反硝化產甲烷工工業(yè)安全與環(huán)保,2006,32(3)25藝研究進展卩中國沼氣,2006,24(4:6-80周少奇,張鴻郭垃圾滲濾液厭氧氨氧化與反硝化的協(xié)19遲文濤,江瀚,王凱軍.厭氧懸浮顆粒污泥床同時反硝同作用J華南理工大學學報(自然科學報,2008,36化產甲烷研究中國沼氣,2007,25310-13.3)73-7620]遲文濤,江瀚,王凱軍.厭氧懸浮顆粒污泥床同時反硝[ll張代鉤,閆青,祖波.EGSB-BAF集成系統(tǒng)實現厭氧氨化產甲烷研究郾中國沼氣,2007,25(3):10-13.氧化、甲烷化和短程硝化反硝化環(huán)境科學研究,[21] Zhang Daijun. The integration of methanogensis with2009,22(4467-472denitrification and anaerobic ammonium oxidation in an[2】周少奇,方漢平.低CODN-NH比廢水的同時硝化反expanded granular sludge bed reactor [h J of Environ硝化生物處理策略門環(huán)境污染與防治,200022)sci,2003,15(3):423-432.2】2祖波,張代鈞,白玉華,等.EGSB反應器中耦合厭氧[3]朱明石,周少奇.厭氧氨氧化-反硝化協(xié)同脫氮研究氨氧化與甲烷化反硝化的研究環(huán)境科學研究,J化工環(huán)保,2008,28:214-2172007,202)51-57.4朱明石,周少奇. ANAMMOX與反硝化協(xié)同作用及氮素23]祖波,張代鈞,閆青,等微量NO2對厭氧氨氧化甲烷負荷研究環(huán)境工程學報,2008,2(6):737-742.化反硝化耦合影響的動力學分析刂環(huán)境工程學報[15] Hendriksen H V, Ahring B K. Integrated removal of2008,2(9:1223-1227nitrate and carbon in an upflow anaerobic sludge blan-[24]張代鈞,祖波,任宏洋,等.實現厭氧氨氧化與甲烷化ket(UASB) reactor operating performance []. Water Res,反硝化耦合的廢水生物處理方法:中國,101058463A1996,3061451-1458.P2007-02-24.I6陳莉莉,左劍惡,樓俞,等.同時產甲烷反硝化在UASB(25]祖波,張代鈞,張萍,等影響厭氧氨氧化與甲烷化反硝反應器中的實現中國沼氣,2006,242}3-7化耦合的因素應用與環(huán)境生物學報,2007,1337韓蹺宇,彭永臻,張樹軍,等厭氧同時反硝化產甲烷438-442工藝的應用及發(fā)展中國給水排水,2008,24(6收稿日期:2009年9月Research progress of Coupled Nitrogen-removalTechnology for Wastewater TreatmentGeng Liang Zhu Yong He Yan Lin Jianbo Huang MinshengAbstract: Based on the microbial synergism, the current status of hybrid nitrogen-removal technology was re-viewed mainly including simultaneous nitrification and denitrification, synergism of anaerobic ammonium oxidationand denitrification, simultaneous denitrification and methanogenesis, coupling of anaerobic ammonium oxidation,methanation and denitrification. The main principles, process and characteristics are also discussed. This paper mayprovide a useful reference for effective N-removal of wastewaterKey words: Simultaneous nitrification and denitrification; Synergism of anaerobic ammonium oxidation anddenitrification; Simultaneous denitrification and methanogenesis; Coupling of anaerobic ammonium oxidation; Methanation and denitrificationPPG建筑涂料品牌魅力獲業(yè)界和公眾雙重認可PPG工業(yè)公司建筑涂料2009國色彩大獎頒獎典禮上,PPG以對來自創(chuàng)意美城公司的近50多位法年年底在代表業(yè)界權威的“色彩中建筑涂料的出色演繹一舉奪得國藝術家,使用PPG申紐麗漆在國——年度中國色彩大獎”和體現“2009年度色彩應用大獎”和上海武寧路家樂福的外墻上繪制大眾口碑的“迎世博上海城市公眾“α009-2010最具流行魅力涂料品出面積達5000m2、全球最大、運滿意度調查活動”中均獲嘉獎。牌”。用外墻外保溫涂料系統(tǒng)的建筑仿在第五屆“色彩中國”年度中2008年,PPG申紐麗漆攜手真墻畫。(涂)