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近年來(lái),生物脫氮領(lǐng)域開(kāi)發(fā)了許多新工藝,主要有四種主要的生物脫氮工藝:同步硝化反硝化、短程硝化反硝化、厭氧氨氧化和全程自養(yǎng)脫氮。接下來(lái)小編就為大家介紹著四種主要的生物脫氮的過(guò)程及原理,一起來(lái)看一下吧。
四種主要的生物脫氮的過(guò)程及原理如下
1.同步硝化反硝化
--在該工藝中,硝化與反硝化反應(yīng)在同一個(gè)構(gòu)筑物中同時(shí)進(jìn)行,與傳統(tǒng)的工藝相比具有明顯的優(yōu)越性。
--節(jié)省反應(yīng)器體積和構(gòu)筑物占地面積,減少投資;
--可在一定程度上避免NO2-氧化成NO3-再還原成NO2-這兩步多余的反應(yīng),從而可縮短反應(yīng)時(shí)間,還可節(jié)省DO和有機(jī)碳;
--反硝化反應(yīng)產(chǎn)生的堿度可以彌補(bǔ)硝化反應(yīng)堿度的消耗,簡(jiǎn)化pH調(diào)節(jié),減少運(yùn)行費(fèi)用。
--MBBR工藝是同步硝化反硝化的典型工藝。MBBR工藝原理是通過(guò)向反應(yīng)器中投加一定數(shù)量的懸浮載體,提高反應(yīng)器中的生物量及生物種類(lèi),從而提高反應(yīng)器的處理效率。由于填料密度接近于水,所以在曝氣的時(shí)候,與水呈完全混合狀態(tài),微生物生長(zhǎng)的環(huán)境為氣、液、固三相。載體在水中的碰撞和剪切作用,使空氣氣泡更加細(xì)小,增加了氧氣的利用率。另外,每個(gè)載體內(nèi)外均具有不同的生物種類(lèi),內(nèi)部生長(zhǎng)一些厭氧菌或兼氧菌,外部為好養(yǎng)菌,這樣每個(gè)載體都為一個(gè)微型反應(yīng)器,使硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)同時(shí)存在,從而提高了處理效果。
2. 短程硝化-反硝化
對(duì)許多低C/N比廢水,目前比較有代表性的工藝有亞硝酸菌與固定化微生物單級(jí)生物脫氮工藝,單一反應(yīng)器通過(guò)亞硝酸鹽去除氨氮(SHARON)工藝。
SHARON工藝是由荷蘭Delft技術(shù)大學(xué)開(kāi)發(fā)的一種新型脫氮工藝,其基本原理是在同一個(gè)反應(yīng)器內(nèi),在有氧條件下,利用氨氧化菌將氨氮氧化成亞硝態(tài)氮,然后在缺氧條件下,以有機(jī)物為電子供體,將亞硝態(tài)氮反硝化成N2。將氨氧化控制在亞硝化階段是該工藝的關(guān)鍵。
SHARON工藝的成功在于:
-利用了溫度這一重要因素,提高了亞硝酸細(xì)菌的競(jìng)爭(zhēng)能力;
-利用完全混合反應(yīng)器在無(wú)污泥回流條件下污泥停留時(shí)間(SRT)與水力停留時(shí)間(HRT)的同一性,控制HRT大于亞硝酸細(xì)菌的世代時(shí)間,小于硝酸細(xì)菌的世代時(shí)間,實(shí)現(xiàn)硝酸細(xì)菌的“淘洗”,使反應(yīng)器內(nèi)主要為亞硝酸細(xì)菌;
-控制較高的pH值,不僅抑制了硝酸細(xì)菌,也消除了游離亞硝酸(FNA)對(duì)亞硝酸細(xì)菌的抑制。
-1998年在荷蘭已有此類(lèi)污水處理廠投入運(yùn)行。盡管SHARON工藝按有氧/缺氧的間歇運(yùn)行方式取得了較好的效果,但不能保證出水氨氮的濃度很低。該工藝更適于對(duì)較高濃度的含氨氮廢水的預(yù)處理或旁路處理。
3. 厭氧氨氧化(ANAMMOX)工藝
ANAMMOX工藝主要采用流化床反應(yīng)器,由于是在厭氧條件下直接利用氨氮作電子供體,無(wú)需供氧、無(wú)需外加有機(jī)碳源維持反硝化、無(wú)需額外投加酸堿中和試劑,故降低了能耗,節(jié)約了運(yùn)行費(fèi)用。同時(shí)還避免了因投加中和試劑有可能造成的二次污染問(wèn)題。
由于NH3-N和NO2-N同時(shí)存在于反應(yīng)器中,因此,ANAMMOX工藝與一個(gè)前置的硝化過(guò)程結(jié)合在一起是非常必要的,并且,硝化過(guò)程只需將部分的NH3-N氧化為NO2-N。據(jù)此,荷蘭Delft技術(shù)大學(xué)開(kāi)發(fā)了SHARON-ANAMMOX聯(lián)合工藝,該聯(lián)合工藝?yán)?/span>SHARON反應(yīng)器的出水作為ANAMMOX反應(yīng)器的進(jìn)水,具有耗氧量少、污泥產(chǎn)量低、不需外加有機(jī)碳源等優(yōu)點(diǎn),有很好的應(yīng)用前景,成為生物脫氮領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)研究重點(diǎn)。
4. 全程自養(yǎng)脫氨氮
與其它工藝相比,全程自養(yǎng)脫氨氮系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在:
-不必外加有機(jī)碳源。因此,在處理低C/N比廢水時(shí)能節(jié)省大量能源;
-對(duì)亞硝氮的供應(yīng)沒(méi)有要求,含有高氨氮的廢水可直接進(jìn)入反應(yīng)器;
盡管該系統(tǒng)要求限氧,但不嚴(yán)格要求厭氧,因此,在實(shí)際操作中,氧氣的控制比較容易。目前,全程自養(yǎng)脫氨氮系統(tǒng)的處理能力仍然很低,對(duì)其機(jī)理也不十分明確,但污泥接種體比較容易大量生長(zhǎng),接種的硝化污泥很容易在活性污泥中產(chǎn)生,這表明該系統(tǒng)可應(yīng)用于工程實(shí)踐。氧限制自養(yǎng)硝化反硝化(OLAND)工藝是全程自養(yǎng)脫氮的典型工藝。