濃度含氨廢水的厭氧脫氮研究進展
近幾年來，荷蘭Delft大學等研究者在流化床反應器中發(fā)現了一種新的高濃度含氨廢水的脫氮反應過程[1]，并提出了一系列新工藝，如ANAMMOX、SHARON和OLAND等。這些工藝基于對氮生物循環(huán)的新發(fā)現，為廢水生物脫氮處理提供了新的途徑。1 ANAMMOX工藝 厭氧氨氧化(ANaerobic AMMonia OXidation)是在嚴格的缺氧條件下以NO2-作為電子受體，利用自養(yǎng)菌將氨直接氧化為氮氣而實現脫氮的工藝[2～6]。研究表明，氨厭氧氧化產生的一分子氮氣中一個氮原子來自NO2-，而另一氮原子則來自于氨，對氨的最大去除速率可達1.2mmol/(L•h)，氧化1mol氨需要消耗0.6mol的NO2-，并由此產生0.8mol的氮氣。羥胺(NH2OH)和聯(lián)氨(N2H4)是厭氧氨氧化過程的中間產物，其中羥胺為最可能的電子受體，而羥胺本身則是由HNO2產生的[4]。當反應系統(tǒng)中有過量的羥胺和氨時將發(fā)生暫時的N2H4積累。聯(lián)氨向氮氣的轉化被認為是通過將NO2-還原為羥胺同時產生等量的電子而實現的，但該反應是在同種酶的不同部位發(fā)生NO2-的還原和羥胺的氧化還是通過由電子轉移鏈相連接的不同酶系統(tǒng)的催化反應實現的尚待進一步研究。? 研究表明，ANAMMOX過程是由自養(yǎng)菌(Candidatus Brocadia anammoxidans)完成的[7、8]，它被認為同時具有將NO2-氧化為NO3-的功能，但生長緩慢(pH=8、溫度為40℃時的生長世代期為11d[2])。Egli等人采用生物轉盤處理含高濃度氨的垃圾填埋場滲濾液的研究表明，污泥中的Candidatus Brocadia anammoxidans占90.9%，且對PO43-和NO2-均具有很高的抗性(最大耐受濃度分別達20mmol/L和13mmol/L，在低濃度時具有較高的活性)，對p
| 表1 ANAMMOX流化床和SHARON反應器處理效果 | ||
| 參數 | SHANRON工藝 | ANAMMOX工藝 |
| 氨負荷[kgNH4+-N/(m3·d)] | 0.63～1.0 | 0.24～1.34 |
| NO2-負荷[kgNO2-/(m3·d)] | 0.22～1.29 | |
| 氮負荷[kgTN/(m3·d)] | 0.63～1.0 | 0.46～2.63 |
| 出水NH4+-N(mg/L) | 199 | 27(±85) |
| 出水NO2-(mg/L) | 469 | 3(±3) |
| NH4+-N去除率(%) | 76～90 | 88(±9) |
| NO2-去除率(%) | 99(±2) | |
| 污泥負荷[kgTN/(kgSS·d)] | 10.3 | 0.05～0.26 |
| 注：SHANRON工藝中的氨負荷與進水濃度成正比；ANAMMOX工 藝中的NO2-是外加的。 |
注：SHANRON工藝中的氨負荷與進水濃度成正比；ANAMMOX工 藝中的NO2-是外加的。 荷蘭Delft大學Kluyver生物技術學院采用SHARON—ANAMMOX聯(lián)用工藝(圖1)處理污泥消化池上清液的研究表明，在不控制SHANRON反應器內pH值的條件下且進水TN負荷為0.8 kgTN/(m3•d)時，上清液中的氨大部分被轉化為NO2-，而所產生的NO3-僅占總NOx--N的11%，所產生的氨和NO2-混合液適于采用ANAMMOX工藝進行處理[13]。SHARON反應器出水進入ANAMMOX流化床反應器，因NO2-濃度有限而被徹底去除并獲得了83%的ＴＮ去除率。目前，有關聯(lián)用工藝的優(yōu)化及實際應用尚待進一步研究。?.gif)
研究表明，以ANAMMOX途徑實現氨厭氧氧化的先決條件是在同一反應器中同時存在氨和NO2-，且反應器處于無氧狀態(tài)。產生NO2-的有效途徑有二： 一是限制反應器的供氧以利于NO2-的形成并抑制NO3-的生成；二是限制反應器中反硝化所需的電子供體(如硫化物或有機物等)的數量以限制反硝化的發(fā)生。以上措施在廢水處理廠中易于實現
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