由于(yu)工業化(hua)(hua)進(jin)程的(de)(de)加(jia)速(su)，氮(dan)(dan)(dan)、磷的(de)(de)污(wu)染問題日益尖(jian)銳化(hua)(hua)。越來越多的(de)(de)國家地(di)區制(zhi)定了(le)更為(wei)嚴格的(de)(de)污(wu)水(shui)(shui)氮(dan)(dan)(dan)、磷的(de)(de)排放標(biao)(biao)準(zhun)。尤(you)其(qi)是氮(dan)(dan)(dan)的(de)(de)考核(he)(he)內容(rong)也從單(dan)一的(de)(de)氨(an)氮(dan)(dan)(dan)指(zhi)標(biao)(biao)發展到總氮(dan)(dan)(dan)(氨(an)態氮(dan)(dan)(dan)、硝(xiao)態氦和(he)(he)有(you)機氮(dan)(dan)(dan)的(de)(de)總和(he)(he))的(de)(de)考核(he)(he)指(zhi)標(biao)(biao)。由于(yu)近年(nian)來一些新理論的(de)(de)提出(chu)，如使(shi)污(wu)水(shui)(shui)脫氮(dan)(dan)(dan)實現短(duan)程硝(xiao)化(hua)(hua)反(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)。這(zhe)樣不僅(jin)可以提高細(xi)菌的(de)(de)增長速(su)度(du)、縮短(duan)反(fan)(fan)應進(jin)程，從而(er)減(jian)少反(fan)(fan)應容(rong)積;而(er)且同時減(jian)少了(le)硝(xiao)化(hua)(hua)的(de)(de)曝氣量和(he)(he)反(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)有(you)機物的(de)(de)投(tou)加(jia)量，減(jian)少了(le)運行(xing)費用。所以短(duan)程硝(xiao)化(hua)(hua)成(cheng)為(wei)了(le)近年(nian)來的(de)(de)研究熱點(dian)。  

一、短程硝化機理  

廢(fei)水(shui)生物脫氮(dan)，一(yi)般由硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)和(he)(he)反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)兩(liang)(liang)個(ge)過程(cheng)完成(cheng)，而(er)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)過程(cheng)分為(wei)(wei)氨氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)階(jie)段和(he)(he)亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸鹽氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)階(jie)段。這(zhe)兩(liang)(liang)個(ge)階(jie)段分別(bie)由氨氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)菌(AOB)和(he)(he)亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸鹽氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)菌(NOB)獨(du)立(li)催化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)完成(cheng)。第(di)一(yi)階(jie)段是在AOB的(de)作(zuo)(zuo)用下，將氨氮(dan)NH4+―N氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)為(wei)(wei)亞(ya)硝(xiao)(xiao)態(tai)氮(dan)NO2――N;而(er)第(di)二階(jie)段是在NOB的(de)作(zuo)(zuo)用下，將亞(ya)硝(xiao)(xiao)態(tai)氮(dan)NO2――N氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)為(wei)(wei)硝(xiao)(xiao)態(tai)氮(dan)NO3――N。由于硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)反(fan)應(ying)是由兩(liang)(liang)類(lei)生理(li)特性完全不同的(de)細菌獨(du)立(li)催化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)完成(cheng)的(de)不同反(fan)應(ying)，所以需要通過適(shi)當控制條件，可以將硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)反(fan)應(ying)控制在NO2――N階(jie)段，阻止NO2――N的(de)進(jin)一(yi)步(bu)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)，隨后(hou)直接(jie)進(jin)行反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)，這(zhe)就(jiu)是短程(cheng)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)作(zuo)(zuo)用機理(li)。  

二、短程硝化的優點  

1、由于(yu)硝(xiao)化和反硝(xiao)化速(su)率加快，所以縮短了反應(ying)時(shi)間。  

 2、由于氨氧化菌(AOB)的周(zhou)期比亞硝酸鹽氧化菌(NOB)短，所以污泥(ni)齡短，提高(gao)反(fan)應器微生(sheng)物濃度。  

3、硝化反(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)容(rong)積可(ke)(ke)減(jian)少8%，反(fan)(fan)硝化反(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)容(rong)積可(ke)(ke)減(jian)少33%，可(ke)(ke)節省了建筑費用。  

4、硝化(hua)過程(cheng)節(jie)(jie)省約(yue)25%供氧量，反硝化(hua)過程(cheng)節(jie)(jie)省約(yue)40%外(wai)加(jia)碳源(yuan)(以甲(jia)醇計)，所(suo)以節(jie)(jie)省了運行費用。  

5、硝(xiao)化(hua)過程減少(shao)產泥(ni)24%一33%，反硝(xiao)化(hua)過程減少(shao)產泥(ni)50%，明顯(xian)降低(di)了污泥(ni)排放量，進而減少(shao)污泥(ni)處理處置費用。  

三、短程硝化過程中的影響因子

生(sheng)物(wu)脫氮的(de)硝化過(guo)程是由(you)AOB和(he)NOB共同完成的(de);AOB的(de)真正基(ji)質是水(shui)溶(rong)(rong)液中的(de)游離氨，而NOB的(de)真正基(ji)質是水(shui)溶(rong)(rong)液中的(de)游離亞硝酸;AOB和(he)NOB的(de)生(sheng)長還(huan)受到溫度、pH值、DO、抑制物(wu)等因子(zi)影響。  

1、溫(wen)度  

在4～45℃內，氨氧(yang)化(hua)細菌(jun)和(he)硝化(hua)細菌(jun)均(jun)可(ke)進行。但(dan)在12～14℃時，此時的(de)溫度(du)會嚴重(zhong)抑制活(huo)性(xing)污泥(ni)中硝化(hua)菌(jun)的(de)活(huo)性(xing)，出現(xian)NHO2―的(de)積(ji)累(lei);15～30℃時，硝化(hua)過程形(xing)成(cheng)的(de)NO2―完全被(bei)氧(yang)化(hua)成(cheng)NO3―;當溫度(du)超過30℃后又(you)出現(xian)NO2―的(de)積(ji)累(lei)。細菌(jun)在高溫和(he)低(di)溫均(jun)可(ke)較好地實現(xian)亞(ya)硝酸鹽的(de)積(ji)累(lei)。  

實(shi)(shi)(shi)驗表明，低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)也可(ke)實(shi)(shi)(shi)現(xian)短(duan)(duan)程(cheng)硝(xiao)(xiao)化(hua)。在低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)時(shi)，亞硝(xiao)(xiao)酸鹽氧(yang)化(hua)菌利用氨氮的(de)能(neng)力大(da)于硝(xiao)(xiao)化(hua)細(xi)菌利用NO2-N的(de)能(neng)力，從而造(zao)成NO2―的(de)累積。所以，短(duan)(duan)程(cheng)硝(xiao)(xiao)化(hua)反應(ying)器(qi)需要在較(jiao)高溫(wen)(wen)(wen)度(du)的(de)季節啟動，緩慢降溫(wen)(wen)(wen)，使AOB漸(jian)漸(jian)適(shi)(shi)應(ying)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)環境(jing)，保證(zheng)氨氧(yang)化(hua)效果;在適(shi)(shi)宜的(de)條(tiao)件下(xia)實(shi)(shi)(shi)現(xian)短(duan)(duan)程(cheng)硝(xiao)(xiao)化(hua)，同時(shi)通(tong)過實(shi)(shi)(shi)時(shi)控(kong)制使其(qi)穩定并優化(hua)污泥(ni)種群(qun)結構(gou)，進而在低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)條(tiao)件下(xia)維持短(duan)(duan)程(cheng)硝(xiao)(xiao)化(hua)。要解決實(shi)(shi)(shi)際應(ying)用低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)的(de)問題(ti)，還需要尋找出適(shi)(shi)應(ying)北(bei)方低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)的(de)氨氧(yang)化(hua)細(xi)菌的(de)菌株來。  

2、DO濃度  

對DO的(de)控制(zhi)實(shi)現(xian)短(duan)程硝化是將該技(ji)術(shu)應用于(yu)實(shi)際(ji)的(de)一種較為(wei)理想的(de)方(fang)法。它比較適合作為(wei)未來實(shi)際(ji)工(gong)程的(de)控制(zhi)參數，因為(wei)控制(zhi)好曝(pu)氣量、曝(pu)氣頻率以及(ji)曝(pu)氣方(fang)式，就可較好地實(shi)現(xian)短(duan)程硝化。  

在生物膜反(fan)應器(qi)中，當(dang)DO的濃度(du)控制在0.5mg/L以下時，就可以使出水中亞硝酸(suan)氮占總(zong)硝態氮的90%以上。  

使用間歇曝氣(qi)，階段曝氣(qi)等方(fang)法(fa)，來改變曝氣(qi)方(fang)式以及(ji)曝氣(qi)頻率也可實現短(duan)程(cheng)硝化(hua)。這些(xie)方(fang)法(fa)的(de)共同點是使反應(ying)器內(nei)的(de)DO值按一定規(gui)律周期性地升高降低，指示在(zai)一段時(shi)間內(nei)反應(ying)器處于厭氧狀(zhuang)態。  

DO濃(nong)度是AOB和(he)NOB生長(chang)(chang)的(de)重要影響因素之(zhi)一，AOB和(he)NOB的(de)氧飽和(he)常數分(fen)別為：0.3和(he)1.1mg/L。可見AOB對氧的(de)親合(he)力較(jiao)NOB強，在低DO濃(nong)度下NOB的(de)活(huo)性會顯著減(jian)(jian)弱(ruo)，使(shi)(shi)AOB生長(chang)(chang)速率(lv)大于NOB;雖然低DO濃(nong)度會使(shi)(shi)微生物代(dai)謝活(huo)動減(jian)(jian)弱(ruo)，但硝化過程的(de)氨氧化作(zuo)用未受到明顯影響，從(cong)而實現(xian)NO2――N的(de)大量(liang)積累。  

3、FA及FNA的影響  

實驗表明(ming)，FA對NOB和(he)(he)AOB產生(sheng)抑(yi)(yi)(yi)(yi)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)作(zuo)用(yong)的(de)(de)(de)濃度(du)(du)分別為0.1～1.1mg/L和(he)(he)10～15mg/L。而(er)最(zui)新研究(jiu)結果表明(ming)，FA濃度(du)(du)達到6mg/L時(shi)可(ke)完全(quan)抑(yi)(yi)(yi)(yi)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)NOB的(de)(de)(de)生(sheng)長;FNA完全(quan)抑(yi)(yi)(yi)(yi)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)NOB和(he)(he)AOB生(sheng)長的(de)(de)(de)濃度(du)(du)分別為0.02mg/L和(he)(he)0.4mg/L。因此可(ke)以(yi)利用(yong)FA或FNA的(de)(de)(de)選擇抑(yi)(yi)(yi)(yi)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)作(zuo)用(yong)使系統中的(de)(de)(de)NOB受到抑(yi)(yi)(yi)(yi)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)而(er)AOB不受抑(yi)(yi)(yi)(yi)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，從(cong)(cong)而(er)將硝化(hua)控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)在(zai)(zai)亞硝化(hua)階段;但NOB對FA的(de)(de)(de)抑(yi)(yi)(yi)(yi)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)具有適(shi)應性，若(ruo)反應器(qi)長期(qi)運行(xing)短程(cheng)硝化(hua)會被破壞(huai)。有相關研究(jiu)者(zhe)提(ti)出利用(yong)FA與FNA聯合(he)控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)實現穩定的(de)(de)(de)短程(cheng)硝化(hua)過程(cheng)，即在(zai)(zai)反應器(qi)啟動初(chu)期(qi)利用(yong)廢水(shui)中較(jiao)高的(de)(de)(de)FA濃度(du)(du)使NOB受到抑(yi)(yi)(yi)(yi)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)之后，由于NO2――N大量積累(lei)，較(jiao)低的(de)(de)(de)pH值會導致較(jiao)高的(de)(de)(de)FNA濃度(du)(du)，從(cong)(cong)而(er)可(ke)利用(yong)反應器(qi)前期(qi)較(jiao)高濃度(du)(du)的(de)(de)(de)FA和(he)(he)后期(qi)較(jiao)高濃度(du)(du)的(de)(de)(de)FNA共同維持短程(cheng)硝化(hua)過程(cheng)。  

4、PH值  

由于硝酸(suan)菌和亞硝酸(suan)菌適(shi)宜生長(chang)的(de)pH值范圍不同，所以(yi)可以(yi)利(li)用控(kong)制PH值的(de)方法實(shi)現短程硝化。亞硝酸(suan)菌的(de)適(shi)宜PH值在7.0～8.5，而(er)硝酸(suan)菌的(de)適(shi)宜PH值在6.0～7.5。只(zhi)要將PH值控(kong)制在7.5～8.5就(jiu)可較好地抑制硝酸(suan)菌，實(shi)現亞硝酸(suan)的(de)累(lei)積。  

PH雖然(ran)是實際中較容(rong)易(yi)控制的(de)，但它也存在一定的(de)缺點。它的(de)缺點是需要(yao)PH的(de)實時監(jian)控，和相(xiang)配套的(de)藥(yao)劑自(zi)動投加(jia)設備及攪拌設備，并且藥(yao)劑費用也增添(tian)了(le)反應器(qi)運行費用，這些(xie)在一定程(cheng)(cheng)度(du)上抵消了(le)短(duan)程(cheng)(cheng)硝(xiao)化本(ben)身的(de)優勢。  

5、SRT  

通過SRT的(de)控制是(shi)無法實現(xian)亞硝(xiao)(xiao)酸的(de)積累的(de)，SRT卻(que)是(shi)反(fan)應(ying)器(qi)短(duan)程硝(xiao)(xiao)化穩(wen)定運行的(de)重要(yao)控制參(can)數(shu)。泥(ni)齡控制偏低(di)(di)會導致硝(xiao)(xiao)酸菌(jun)(jun)和亞硝(xiao)(xiao)酸菌(jun)(jun)的(de)流失，導致反(fan)應(ying)器(qi)處理能力的(de)降低(di)(di);泥(ni)齡過高會提高硝(xiao)(xiao)酸菌(jun)(jun)的(de)數(shu)量，在低(di)(di)負荷(he)下，反(fan)應(ying)器(qi)容易(yi)向全程硝(xiao)(xiao)化轉化。選擇適宜的(de)SRT值(zhi)是(shi)穩(wen)定實現(xian)短(duan)程硝(xiao)(xiao)化的(de)關鍵參(can)數(shu)。  

6、抑制劑  

對(dui)(dui)硝(xiao)(xiao)化(hua)反(fan)(fan)應有抑(yi)(yi)(yi)制(zhi)(zhi)作用(yong)的物(wu)質(zhi)有：過高(gao)質(zhi)量濃度(du)的游離氨、重(zhong)(zhong)(zhong)金屬、有毒(du)(du)有害物(wu)質(zhi)以(yi)及(ji)有機(ji)物(wu)。重(zhong)(zhong)(zhong)金屬會對(dui)(dui)硝(xiao)(xiao)化(hua)反(fan)(fan)應產生(sheng)抑(yi)(yi)(yi)制(zhi)(zhi)，如Ag、Hg、Cr、Zn等(deng)，其(qi)毒(du)(du)性作用(yong)由強到弱(ruo);當pH由高(gao)到低(di)時，毒(du)(du)性由弱(ruo)到強.鋅(xin)、銅和(he)(he)鉛等(deng)重(zhong)(zhong)(zhong)金屬對(dui)(dui)硝(xiao)(xiao)化(hua)反(fan)(fan)應的兩個階段都有抑(yi)(yi)(yi)制(zhi)(zhi)，但抑(yi)(yi)(yi)制(zhi)(zhi)程度(du)不同。某些有機(ji)物(wu)如苯胺、鄰甲酚和(he)(he)苯酚等(deng)對(dui)(dui)硝(xiao)(xiao)化(hua)細(xi)菌具有毒(du)(du)害或(huo)抑(yi)(yi)(yi)制(zhi)(zhi)作用(yong)，因為催化(hua)硝(xiao)(xiao)化(hua)反(fan)(fan)應的酶(mei)內含CuI一CuII電子(zi)對(dui)(dui)，凡是(shi)與酶(mei)中(zhong)的蛋白(bai)質(zhi)競爭Cu或(huo)直接嵌入酶(mei)結構(gou)的有機(ji)物(wu)，均(jun)會對(dui)(dui)硝(xiao)(xiao)化(hua)細(xi)菌發生(sheng)抑(yi)(yi)(yi)制(zhi)(zhi)作用(yong)。這些有機(ji)物(wu)對(dui)(dui)硝(xiao)(xiao)化(hua)菌的抑(yi)(yi)(yi)制(zhi)(zhi)作用(yong)要(yao)比亞(ya)硝(xiao)(xiao)化(hua)菌強，所(suo)以(yi)會在對(dui)(dui)含這類(lei)物(wu)質(zhi)的污水生(sheng)物(wu)脫氮中(zhong)產生(sheng)亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸鹽積累現象。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”

相關文章