厌氧氨氧化脱氮及影响因素研究

硝化细菌
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2NO3 ＋2CH3OH!"2NO2 ＋2CO2＋4H2O 6NO2 ＋3CH3OH!!"3N2 ＋3H2O＋3CO2＋6OH总反硝化反应 [8]：
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硝酸还原菌
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亚硝酸还原菌
6NO3 ＋5CH3OH!"5CO2＋3N2＋7H2O＋6OH反硝化作用是反硝化细菌的厌氧呼吸过程 ， 硝酸盐是电子受体 ， 氮气是代谢产物 ， 要完成这个厌氧呼吸过程还需要不断的从外界获得 电子供体 ( 通常为有机物 ) 。 反硝化菌属异养型兼性厌氧菌 ， 在有氧存在 时 ， 它会以 O2 为电子受体进行好氧呼吸 ； 在无氧而有 NO2 或 NO3 存在 时 ， 则 以 NO2 或 NO3 为 电 子 受 体 ， 以 有 机 碳 为 电 子 供 体 和 营 养 源 进 行 反硝化反应 [9]。 1.2 厌 氧 氨 氧 化 1995 年 ，Mulder 等 [10] 在 研 究 脱 氮 流 化 床 反 应 器 时发现 ， 氨确实 可 直 接 作 为 电 子 供 体 而 进 行 硝 化 反 应 ， 并 称 之 为 厌 氧 生物氨氧化 ， 简称为厌氧氨氧化 。 厌氧氨氧化工艺不需要氧气 ， 也不需 要外加有机碳源 ， 从而可在节省能源和碳源的情况下实现高氨氮废水 的高效脱氮 ， 是 目 前 已 知 的 最 经 济 的 生 物 脱 氮 方 法 ， 具 有 可 持 续 发 展 意义 。 目前厌氧氨氧化工艺大都与前期开发的亚硝酸型工艺 相 结 合 , 以
3.3 实验结果及分析 3.3.1PH 由 于 在 废 水 生 物 处 理 中 通 常 为 微 生 物 的 混 合 群 体 ， 所 以 可 以 在 较 宽 的 pH 值 范 围 内 进 行 ， 但 要 取 得 较 好 的 处 理 效 果 ， 则 需 要在较窄的 pH 值范围内 。 故厌氧氨氧化反应要达到较好的处理效果 必须控制 pH 在最适的范围内 。
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科技信息
○高校讲坛○
SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMAபைடு நூலகம்ION
2009 年
第3期
3.2 驯 化 及 运 行 接 种 污 泥 来 自 化 肥 厂 废 水 处 理 系 统 反 硝 化 池 ， 接种污泥浓度为 8.5g/L 。 在推流式反应器中 ， 用废水进行污泥驯化 。 开 始阶段用自来水 稀 释 ， 逐 步 减 少 稀 释 用 自 来 水 量 ， 直 至 直 接 用 废 水 进 入推流式生化反应系统 。 驯化期间不排泥 ， 推流式周期取 24h ， 运行方 式 为 ： 直 接 进 水 和 厌 氧 搅 拌 2h ， 好 氧 曝 气 12 ～16h ， 缺 氧 搅 拌 4h ， 沉 淀 阶段 1～2h ， 采用水浴加热的方式保持推流式生化处理系统的温 度 在 25℃ ， 加入适当碳酸钠调节 pH 。 在污泥驯化过程中 ， 对反应器的进出
应器内两类自养菌 ( 亚硝化菌和厌氧氨氧化菌 ) 同时作用 ， 将 NO2 -N 和
+
1. 短程硝化脱氮技术原理
1.1 传 统 生 物 脱 氮 在 好 氧 条 件 下 将 废 水 中 有 机 氮 转 化 为 氨 氮 ， 然后通过硝化反应将氨氮转化为硝态氮 ， 再通过反硝化反应将硝态氮 还原成气态氮从水中逸出脱氮 。 反应方程式如下 ： 2HN4 ＋3O2!"2NO2 ＋4H＋＋2H2O 2HO2 ＋2O2!"2NO3
总反应式为 ：
＋ ＋
NH4 -N 直接转化为 N2
[12]
。 厌氧氨 氧 化 工 艺 的 主 要 影 响 因 素 有 氧 气 、
pH 、 温度和 SRT 等 。 2. 影响前厌氧氨氧化的因素
厌氧氨氧化脱氮具有节能高效等不可比拟的优势 ， 但如何实现厌 氧氨氧化是关键 。 影响厌氧氨氧化的因素主要有如下几种 。 2.1 溶解氧浓度 DO Strous 等 [13]人采用序批式反应器试验证明氧 能够抑制厌氧氨氧化活性 ， 但除氧后氧化活性能够恢复 。 在采用厌氧 氨氧化工艺处理实际含氨废水的小试 (2.5L) 和中试 (2.5m3) 装置内 ， 由于 除了氨和亚硝酸 盐 以 外 ， 还 同 时 存 在 有 机 物 质 和 其 他 细 菌 ， 厌 氧 氨 氧 化细菌对少量的氧并不敏感 。 在中试中 ， 装置一直敞口并伴有水下搅 拌 ， 厌氧氨氧化反应依然能高速进行 。 2.2pH 在 厌 氧 氨 氧 化 过 程 中 ，pH 是 一 个 非 常 重 要 的 环 境 条 件 。 pH 对厌氧氨氧化过程的影响主要来自它对细菌和基质的影响 。 郑 平 [9] 等 人 试 验 发 现 ， 当 pH 从 6.0 升 至 7.5 时 ， 厌 氧 氨 氧 化 速 率 提 高 ； 当 pH 继 续 由 8.0 升 至 9.5 时 ， 厌 氧 氨 氧 化 速 率 下 降 ； 由 此 判 定 最适 pH 在 7.5～8.0 附近 。 据 Strous[13]等人报道 ， 厌氧氨氧化的适宜 pH 范围为 6.7～8.3 ， 最大反应速率出现在 8.0 左右 。 氨和亚硝酸盐都是厌氧氨氧化菌的基质 ， 它们的有效成分可能是 NH3 和 HNO2。 这两种有效成分在液相中的分配百分比都受 pH 的巨大 影响 。 2.3 温度 T 温度是影响细菌生长和代谢的重要环境条 件 。 随 着 温 度 的 升 高 ，细 胞 内 的 生 化 反 应 加 快 ，细 菌 生 长 加 速 ；超 过 上 限 温 度 后 ，对 温 度 敏 感 的 细 胞 组 分(如 蛋 白 质 和 核 酸)变 性 加 剧 ，细 菌 停 止 生 长 ， 甚至死亡 。 如果其他条件不变 ， 细菌生长有一个最适温度 。 但是 ， 由 于厌氧氨氧化菌 生 长 缓 慢 ， 测 定 菌 体 浓 度 变 化 很 困 难 ， 至 今 未 见 温 度 与该菌生长之间的定量关系 。 能够进行厌氧氨氧化的温度范围为 6～43℃[14]， 适宜厌氧氨氧化的 温度范围为 30～40℃ 。 低于 15℃ ， 厌氧氨氧化速率较低 ； 超过 40℃ ， 厌 氧氨氧化活性剧降 。 在废水生物处理中 ， 厌氧氨氧化属于对温度变化比较敏感的反应 类型 ， 理论上提高温度有利于加速反应 。 2.4 泥龄控制 SRT 由于厌氧氨氧化菌生长缓慢 ， 细胞产率低 ， 维 持长泥龄对厌氧氨氧化工艺起至关重要的作用 。 厌氧氨氧化菌的倍增 时间长达 11d ， 因此厌氧氨氧化工艺的泥龄越长越好 。
The Research of Anaerobic Ammonia -Denitrification Remove Nitrogenand Influential Factor BAI Wang-jun, HUANG Bo, LI Meng-xia (Design Institute, Hehai University, Nanjing 210098) 【Abstract 】Anaerobic Ammonia technique of biological removal nitrogen is one of the hot point of water treatment research. This paper introduces the removal nitrogen mechanism, and analyses the influential factor of anaerobic ammonia. Finally, it discusses the way to remove nitrogen by controlling PH and temperature. 【Keywords 】Anaerobic ammonia ；Influence factor ；Mechanism
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反硝化菌
3. 实验研究
3.1 实 验 废 水
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NO2 -N 作为电子受体 , 以 NH4 -N 作为电子供体 。 如 SHARON2 厌氧氨
氧 化 工 艺 、OLAND 工 艺 等 。 SHARON2 厌 氧 氨 氧 化 联 合 工 艺 是
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取苏州某化肥厂产生的废水， 其废水水质组成：
NH3 N 250～300mg/L ， 甲酸盐 100mg/L ，pH 8.5 ，CODcr 400～500mg/L 。
水的 NH3 N 和出水中 NO2 -N 进行分析 ， 研究脱氮效果及控制脱氮的 因素 。
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3.3.2 温度 温度对生物反应有很大的影响 。 温度升高时 ， 一方面 酶促反应加速 ， 另一方面酶活性的丧失也加速 。 如果条件保持不变 ， 生 物反应有一个最适温度 ， 在这个温度下 ， 两者倾向趋于平衡 ， 它的活性 将达到最大 。
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【 参考文献 】
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