亞硝酸型生物脫氮技術
0 引言 生活污水及某些工業廢水中都含有一定的氮，特別是某些工業廢水，如煤加壓氣化廢水、焦化廢水、氮肥廢水等。大量的氮排入水體后易造成水體富營養化。由于常規活性污泥法是以除碳為目的，通過微生物同化去除生活污水中的氮量很少，通常只有10%～13%。因此，對生活污水和含氮的工業廢水，采用常規的活性污泥法處理，出水中仍含有大量的氮和磷。這就促使人們對常規活性污泥工藝流程進行改造，以提高氮、磷的去除率。最具有代表性的就是A/O法、A2/O法等工藝，這些工藝在廢水除磷脫氮方面起到了一定的作用，但仍然存在著許多問題，如硝化菌群增殖速度慢，且硝化菌世代長，難以維持較高生物濃度，因此造成系統總水力停留時間較長，有機負荷較低，增加了基建投資和運行費用。另外，為中和硝化過程產生的酸度，需要加堿中和，增加了處理費；氨氮完全硝化，需要大量的氧，使動力費用增加等。最近的一些研究表明，生物脫氮過程中出現了一些超出人們傳統認識的新現象，這些現象的發現為水處理工作者設計處理工藝提供了新的理論和思路，其中亞硝酸型生物脫氮技術頗受重視，具有較高的應用價值。
1 亞硝酸型生物脫氮原理
長期以來，無論是在廢水生物脫氮理論上還是在工程實踐中，都一直認為要實現廢水生物脫氮就必須使NH3－N經歷典型的硝化和反硝化過程才能完全被除去。傳統生物脫氮之所以要將氨氮完全氧化成硝酸后再進行反硝化，主要基于以下幾個方面原因：①如果硝化不完全，形成的亞硝化產物HNO2是"三致"物質，對受納水體和人是不安全的，所以盡量避免出現HNO2；②HNO2具有一定耗氧性，影響出水COD和受納水體DO；③氨在自然生物氧化過程中，NH3－N→NO2--N，可釋放242.8～351.7kJ/mol的能量，亞硝酸菌從中獲取5%～14%能量；氧化NO2--N→NO3--N釋放能量為64.5～8
實際上從氮的微生物轉化過程來看，氨被氧化成硝酸是由兩類獨立的細菌催化完成的兩個不同反應，應該可以分開。這兩類細菌的特征也有明顯的差異。對于反硝化菌，無論是NO2--N 還是NO3--N均可以作為最終受氫體，因而整個生物脫氮過程可以通過 NH3－N→NO2-－N→N2這樣的途徑完成。所謂亞硝酸型生物脫氮就是將硝化過程控制在HNO2階段而終止，隨后進行反硝化。亞硝酸菌世代周期比硝酸菌世代周期短，泥齡也短，控制在亞硝酸型階段易提高微生物濃度和硝化反應速度，縮短硝化反應時間，從而可以減小反應器容積，節省基建投資。另一方面，從亞硝酸菌的生物氧化反應可以看到，控制在亞硝酸型階段可節省氧化NO2--N為NO3--N的氧量１］。此外，從反硝化的角度來看，從NO3--N還原到N2比從NO2--N 還原到N2需要的氫供體多［１］。因此，亞硝酸型生物脫氮的技術與傳統的生物脫氮技術相比具有以下特點。
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