高濃度氨氮廢水處理的生化聯(lián)合法

　　物化方法在處理高濃度氨氮廢水時(shí)不會(huì)因?yàn)榘钡獫舛冗^(guò)高而受到限制，但是不能將氨氮濃度降到足夠低（如100 mg/L以下）。而生物脫氮會(huì)因?yàn)楦邼舛扔坞x氨或者亞硝酸鹽氮而受到抑制。實(shí)際應(yīng)用中采用生化聯(lián)合的方法，在生物處理前先對(duì)含高濃度氨氮的廢水進(jìn)行物化處理。

　　盧平等研究采用吹脫-缺氧-好氧工藝處理含高濃度氨氮垃圾滲濾液。結(jié)果表明，吹脫條件控制在pH=9 5、吹脫時(shí)間為12 h時(shí)，吹脫預(yù)處理可去除廢水中60%以上的氨氮，再經(jīng)缺氧-好氧生物處理后對(duì)氨氮（由1400 mg/L降至19.4 mg/L）和COD的去除率>90%。

　　Horan等用生物活性炭流化床處理垃圾滲濾液（COD為800～2700 mg/L，氨氮為220～800 mg/L）。研究結(jié)果表明，在氨氮負(fù)荷0.71 kg/(m3•d)時(shí)，硝化去除率可達(dá)90％以上，COD去除率達(dá)70％，BOD全部去除。

　　Fikret等以石灰絮凝沉淀+空氣吹脫做為預(yù)處理手段提高滲濾液的可生化性，在隨后的好氧生化處理池中加入吸附劑（粉末狀活性炭和沸石），發(fā)現(xiàn)吸附劑在0～5 g/L時(shí)COD和氨氮的去除效率均隨吸附劑濃度增加而提高。對(duì)于氨氮的去除效果沸石要優(yōu)于活性炭。

　　膜-生物反應(yīng)器技術(shù)（MBR）是將膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)的廢水生物反應(yīng)器有機(jī)組合形成的一種新型高效的污水處理系統(tǒng)。MBR處理效率高，出水可直接回用，設(shè)備少戰(zhàn)地面積小，剩余污泥量少。其難點(diǎn)在于保持膜有較大的通量和防止膜的滲漏。

　　李紅巖等利用一體化膜生物反應(yīng)器進(jìn)行了高濃度氨氮廢水硝化特性研究。研究結(jié)果表明，當(dāng)原水氨氮濃度為2000 mg/L、進(jìn)水氨氦的容積負(fù)荷為2.0 kg/(m3•d)時(shí)，氨氮的去除率可達(dá)99％以上，系統(tǒng)比較穩(wěn)定。反應(yīng)器內(nèi)活性污泥的比硝化速率在半年的時(shí)間內(nèi)基本穩(wěn)定在0.36/d左右。

　　高濃度氨氮廢水處理的新型生物脫氮法

　　近年來(lái)國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了一些全新的脫氮工藝，為高濃度氨氮廢水的脫氮處理提供了新的途徑。主要有短程硝化反硝化、好氧反硝化和厭氧氨氧化。

　　3.1 短程硝化反硝化

　　生物硝化反硝化是應(yīng)用最廣泛的脫氮方式。由于氨氮氧化過(guò)程中需要大量的氧氣，曝氣費(fèi)用成為這種脫氮方式的主要開(kāi)支。短程硝化反硝化（將氨氮氧化至亞硝酸鹽氮即進(jìn)行反硝化），不僅可以節(jié)省氨氧化需氧量而且可以節(jié)省反硝化所需炭源。

　　Ruiza用合成廢水（模擬含高濃度氨氮的工業(yè)廢水）試驗(yàn)確定實(shí)現(xiàn)亞硝酸鹽積累的最佳條件。要想實(shí)現(xiàn)亞硝酸鹽積累，pH不是一個(gè)關(guān)鍵的控制參數(shù)，因?yàn)閜H在6.45～8.95時(shí)，全部硝化生成硝酸鹽，在pH<6.45或pH>8.95時(shí)發(fā)生硝化受抑，氨氮積累。當(dāng)DO＝0.7 mg/L時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)65％的氨氮以亞硝酸鹽的形式積累并且氨氮轉(zhuǎn)化率在98％以上。DO<0.5 mg/L時(shí)發(fā)生氨氮積累，DO>1.7 mg/L時(shí)全部硝化生成硝酸鹽。

　　劉俊新等對(duì)低碳氮比的高濃度氨氮廢水采用亞硝玻型和硝酸型脫氮的效果進(jìn)行了對(duì)比分析。試驗(yàn)結(jié)果表明，亞硝酸型脫氮可明顯提高總氮去除效率，氨氮和硝態(tài)氮負(fù)荷可提高近1倍。此外，pH和氨氮濃度等因素對(duì)脫氮類型具有重要影響。

　　劉超翔等短程硝化反硝化處理焦化廢水的中試結(jié)果表明，進(jìn)水COD、氨氮、TN 和酚的濃度分別為1201.6、510.4、540.1、110.4 mg/L時(shí)，出水COD、氨氮、TN和酚的平均濃度分別為197.1、14.2、181.5、0.4 mg/L，相應(yīng)的去除率分別為83.6%、97.2%、66.4%、99.6%。與常規(guī)生物脫氮工藝相比，該工藝氨氮負(fù)荷高，在較低的C/N值條件下可使TN去除率提高。

　　3.2 厭氧氨氧化（ANAMMOX）和全程自養(yǎng)脫氮(CANON)

　　厭氧氨氧化是指在厭氧條件下氨氮以亞硝酸鹽為電子受體直接被氧化成氮?dú)獾倪^(guò)程。ANAMMOX的生化反應(yīng)式為：
　　NH4++NO2－→N2↑+2H2O

　　ANAMMOX菌是專性厭氧自養(yǎng)菌，因而非常適合處理含NO2－、低C/N的氨氮廢水。與傳統(tǒng)工藝相比，基于厭氧氨氧化的脫氮方式工藝流程簡(jiǎn)單，不需要外加有機(jī)炭源，防止二次污染，又很好的應(yīng)用前景。厭氧氨氧化的應(yīng)用主要有兩種：CANON工藝和與中溫亞硝化（SHARON）結(jié)合，構(gòu)成SHARON-ANAMMOX聯(lián)合工藝。

　　CANON工藝是在限氧的條件下，利用完全自養(yǎng)性微生物將氨氮和亞硝酸鹽同時(shí)去除的一種方法，從反應(yīng)形式上看，它是SHARON和ANAMMOX工藝的結(jié)合，在同一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行。

　　孟了等發(fā)現(xiàn)深圳市下坪固體廢棄物填埋場(chǎng)滲濾液處理廠，溶解氧控制在1 mg/L左右，進(jìn)水氨氮<800 mg/L，氨氮負(fù)荷<0.46 kgNH4+/(m3•d)的條件下，可以利用SBR反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)CANON工藝，氨氮的去除率>95%，總氮的去除率>90%。

　　Sliekers等的研究表明ANAMMOX和CANON過(guò)程都可以在氣提式反應(yīng)器中運(yùn)轉(zhuǎn)良好，并且達(dá)到很高的氮轉(zhuǎn)化速率?？刂迫芙庋踉?.5 mg/L左右，在氣提式反應(yīng)器中，ANAMMOX過(guò)程的脫氮速率達(dá)到8.9 kgN/（m3•d），而CANON過(guò)程可以達(dá)到1.5 kgN/（m3•d）。

　　3.3 好氧反硝化

　　傳統(tǒng)脫氮理論認(rèn)為，反硝化菌為兼性厭氧菌，其呼吸鏈在有氧條件下以氧氣為終末電子受體在缺氧條件下以硝酸根為終末電子受體。所以若進(jìn)行反硝化反應(yīng)，必須在缺氧環(huán)境下。近年來(lái)，好氧反硝化現(xiàn)象不斷被發(fā)現(xiàn)和報(bào)道，逐漸受到人們的關(guān)注。一些好氧反硝化菌已經(jīng)被分離出來(lái)，有些可以同時(shí)進(jìn)行好氧反硝化和異養(yǎng)硝化（如Robertson等分離、篩選出的Tpantotropha.LMD82.5）。這樣就可以在同一個(gè)反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)真正意義上的同步硝化反硝化，簡(jiǎn)化了工藝流程，節(jié)省了能量。

　　賈劍暉等用序批式反應(yīng)器處理氨氮廢水，試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了好氧反硝化的存在，好氧反硝化脫氮能力隨混合液溶解氧濃度的提高而降低，當(dāng)溶解氧濃度為0.5 mg/L時(shí)，總氮去除率可達(dá)到66.0%。

　　趙宗勝等連續(xù)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)研究表明，對(duì)于高濃度氨氮滲濾液，普通活性污泥達(dá)的好氧反硝化工藝的總氮去除串可達(dá)10％以上。硝化反應(yīng)速率隨著溶解氧濃度的降低而下降；反硝化反應(yīng)速率隨著溶解氧濃度的降低而上升。硝化及反硝化的動(dòng)力學(xué)分析表明，在溶解氧為0.14 mg/L左右時(shí)會(huì)出現(xiàn)硝化速率和反硝化速率相等的同步硝化反硝化現(xiàn)象。其速率為4.7 mg/(L•h)，硝化反應(yīng)KN＝0.37 mg/L；反硝化反應(yīng)KD=0.48 mg/L。

　　在反硝化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生N2O是一種溫室氣體，產(chǎn)生新的污染，其相關(guān)機(jī)制研究還不夠深入，許多工藝仍在實(shí)驗(yàn)室階段，需要進(jìn)一步研究才能有效地應(yīng)用于實(shí)際工程中。另外，還有諸如全程自養(yǎng)脫氮工藝、同步硝化反硝化等工藝仍處在試驗(yàn)研究階段，都有很好的應(yīng)用前景。