近20年來(lái), 對(duì)氨氮工業(yè)污水處理方面開(kāi)展了較多的研究。其研究范圍涉及生物法、物化法的各種處理工藝,目前氨氮廢水處理實(shí)用性較好國(guó)內(nèi)運(yùn)用較多的技術(shù)為：生物脫氮法、氨吹脫汽提法、折點(diǎn)氯化法、化學(xué)沉淀法、離子交換法、液膜法、土壤灌溉法等。下面漓源環(huán)保講解氨氮廢水處理的生物處理方法。

1.生物法機(jī)理——生物硝化和反硝化機(jī)理

在污水的生物脫氮處理過(guò)程中，首先在好氧條件下,通過(guò)好氧硝化菌的作用,將污水中的氨氮氧化為亞硝酸鹽或硝酸鹽 ;然后在缺氧條件下,利用反硝化菌(脫氮菌)將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮?dú)舛鴱奈鬯幸莩?。因?污水的生物脫氮包括硝化和反硝化兩個(gè)階段。

硝化反應(yīng)是將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的過(guò)程 ,包括兩個(gè)基本反應(yīng)步驟: 由亞硝酸菌參與的將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽的反應(yīng);由硝酸菌參與的將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的反應(yīng)。

在缺氧條件下,由于兼性脫氮菌(反硝化菌) 的作用,將硝化過(guò)程中產(chǎn)生的硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成N₂的過(guò)程,稱為反硝化。反硝化過(guò)程中的電子供體是各種各樣的有機(jī)底物(碳源) 。

生物脫氮法可去除多種含氮化合物,總氮去除率可達(dá)70%—95%,二次污染小且比較經(jīng)濟(jì),因此在國(guó)內(nèi)外運(yùn)用多。但缺點(diǎn)是占地面積大,低溫時(shí)效率低。

2.傳統(tǒng)生物法

目前, 國(guó)內(nèi)外對(duì)氨氮廢水處理中應(yīng)用較成熟的生物處理方法是傳統(tǒng)的前置反硝化生物脫氮,如A/O、A2/O工藝等,都能在一定程度上去除污水中的氨氮。傳統(tǒng)生物脫氮途徑一般包括硝化和反硝化兩個(gè)階段,硝化和反硝化反應(yīng)分別由硝化菌和反硝化菌作用完成,由于對(duì)環(huán)境條件的要求不同,這兩個(gè)過(guò)程不能同時(shí)發(fā)生,而只能序列式進(jìn)行,即硝化反應(yīng)發(fā)生在好氧條件下,反硝化反應(yīng)發(fā)生在缺氧或厭氧條件下。由此而發(fā)展起來(lái)的生物脫氮工藝大多將缺氧區(qū)與好氧區(qū)分開(kāi),形成分級(jí)硝化反硝化工藝,以便硝化與反硝化能夠獨(dú)立地進(jìn)行。

3. A/O系統(tǒng)

A/O脫氮除磷系統(tǒng)，即缺氧、好氧脫氮除磷系統(tǒng)。具有去除廢水中氮污染物的工藝，同時(shí)對(duì)脫磷亦有一定的效果。其工藝流程是讓廢水依次經(jīng)歷缺氧、好氧兩個(gè)階段，故人們通稱為缺氧、好氧脫氮除磷系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱A/O系統(tǒng)。A/O系統(tǒng)流程簡(jiǎn)單、運(yùn)行管理方便，且很容易利用原廠改建，從而提高了出水水質(zhì)。近年來(lái)已得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

4.缺氧/ 好氧工藝(簡(jiǎn)稱A₂/O法)　　

A₂O 法處理工藝是在好氧條件下,污水中NH₃和銨鹽在硝化菌的作用下被氧化成NO₂-—N和NO₃-—N,然后在缺氧條件下,通過(guò)反硝化反應(yīng)將NO₂-—N和NO₃-—N還原成N₂,達(dá)到脫氮的目的。A₂/O是目前普遍采用的工藝，它是在法A/O法的基礎(chǔ)上增加一個(gè)厭氧段和一個(gè)缺氧段。

5.厭氧—缺氧—好氧工藝(簡(jiǎn)稱A1- A₂/O工藝)　　

A1—A2/O工藝和A2/O工藝同屬于硝化—反硝化為基本流程的生物脫氨工藝,所不同的是A1—A2/O工藝是在A1/O工藝基礎(chǔ)上增加了一級(jí)預(yù)處理段—厭氧段(A1) ,目的在于通過(guò)水解(酸化) 的預(yù)處理,改變廢水中難降解物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu),提高其可生化性,強(qiáng)化脫氮效果。

6.生物脫氮法新工藝

隨著生物脫氮技術(shù)的深入研究，其新發(fā)展卻突破了傳統(tǒng)理論的認(rèn)識(shí)。近年來(lái)的許多研究表明:硝化反應(yīng)不僅由自養(yǎng)菌完成,某些異養(yǎng)菌也可以進(jìn)行硝化作用;反硝化不只在厭氧條件下進(jìn)行,某些細(xì)菌也可在好氧條件下進(jìn)行反硝化;而且,許多好氧反硝化菌同時(shí)也是異養(yǎng)硝化菌,并能把NH⁴⁺氧化成NO^2-后直接進(jìn)行反硝化反應(yīng)。生物脫氮技術(shù)在概念和工藝上的新發(fā)展主要有:短程(或簡(jiǎn)捷) 硝化反硝化、同時(shí)硝化反硝化和厭氧氨氧化。

7.厭氧氨氧化工藝　　

厭氧氨氧化是以硝酸鹽為電子受體或以氨作為直接電子供體,進(jìn)行硝酸鹽還原反應(yīng)或?qū)喯跛岬D(zhuǎn)化為氮?dú)獾姆聪趸磻?yīng)。與傳統(tǒng)的硝化反硝化工藝或同時(shí)硝化反硝化工藝相比,氨的厭氧氧化具有不少突出的優(yōu)點(diǎn)。

8.短程硝化反硝化工藝　　

短程硝化反硝化是將硝化控制在HNO₂階段而終止,隨后進(jìn)行反硝化。

短程生物脫氫工藝的優(yōu)點(diǎn):可節(jié)省氧供應(yīng)量約25% ,降低了能耗;節(jié)省反硝化所需碳源40% ,在C/N比一定的情況下,提高了TN去除率;減少污泥生成量可達(dá)50%;減少投堿量,縮短反應(yīng)時(shí)間。但是短程硝化反硝化的缺點(diǎn)是不能夠長(zhǎng)久穩(wěn)定地維持HNO₂積累。

9.同時(shí)硝化反硝化工藝　　

所謂同時(shí)硝化反硝化工藝就是硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)在同一反應(yīng)器中,相同操作條件下同時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象。同時(shí)硝化反硝化過(guò)程由于是在一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行,它具有如下優(yōu)點(diǎn):完全脫氮,強(qiáng)化磷的去除;降低曝氣量,節(jié)省能耗并增加設(shè)備處理負(fù)荷,減少堿度的能耗;簡(jiǎn)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和操作,同時(shí)硝化反硝化工藝的不足之處就是影響因素較多,過(guò)程難以控制。

綜上，生物法處理氨氮廢水較穩(wěn)定,但一般要求氨氮濃度在400mg/L以下,總氮去除率可達(dá)70%～95%。生物脫氮新工藝處理高濃度氨氮廢水效率比較高,目前實(shí)際投入運(yùn)行的有短程硝化反硝化工藝和厭氧氨氧化工藝,但它們的工藝條件要求嚴(yán)格,特別是對(duì)溶解氧的要求更為嚴(yán)格,在實(shí)際應(yīng)用中很難控制;其他新型脫氮技術(shù)也只是在實(shí)驗(yàn)研究階段。對(duì)于高濃度含氮污水成分復(fù)雜,生物毒性大,為了取得很好的處理效果,必須針對(duì)不同行業(yè)和污水性質(zhì)而采取不同的處理辦法。目前,焦化、味精、化肥等行業(yè)多采取A/O法,養(yǎng)殖行業(yè)一般采取SBR法(序批式生物反應(yīng)法)。

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