隨著我國(guó)工業(yè)迅速發(fā)展壯大,由此而產(chǎn)生的高氨氮廢水也成為行業(yè)發(fā)展制約因素之一;據(jù)報(bào)道,2001年我國(guó)海域發(fā)生赤潮高達(dá)77次,氨氮是污染的重要原因之一,特別是高濃度氨氮廢水造成的污染。因此,經(jīng)濟(jì)有效的控制高濃度污染也成為當(dāng)前環(huán)保工作者研究的重要課題,得到了業(yè)內(nèi)人士的高度重視。氨氮廢水的一般的形成是由于氨水和無(wú)機(jī)氨共同存在所造成的,一般上pH在中性以上的廢水氨氮的主要來(lái)源是無(wú)機(jī)氨和氨水共同的作用,pH在酸性的條件下廢水中的氨氮主要由于無(wú)機(jī)氨所導(dǎo)致。廢水中氨氮的構(gòu)成主要有兩種,一種是氨水形成的氨氮,一種是無(wú)機(jī)氨形成的氨氮,主要是硫酸銨,氯化銨等等。
傳統(tǒng)和新開(kāi)發(fā)的脫氮工藝有A/O、兩段活性污泥法、強(qiáng)氧化好氧生物處理、短程硝化反硝化、厭氧氨氧化、全程自養(yǎng)脫氮、SBR脫氮工藝、超聲吹脫處理氨氮法方法等。其中短程硝化反硝化和厭氧氨氧化是近年來(lái)新型氨氮處理工藝。
生物硝化反硝化是目前應(yīng)用最廣泛的脫氮方式,是去除水中氨氮的一種較為經(jīng)濟(jì)的方法,其原理就是模擬自然生態(tài)環(huán)境中氮的循環(huán),利用硝化菌和反硝化菌的聯(lián)合作用,將水中氨氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)庖赃_(dá)到脫氮目的。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。短程硝化反硝化是將氨氮氧化控制在亞硝化階段,然后進(jìn)行反硝化,省去了傳統(tǒng)生物脫氮中由亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽,再還原成亞硝酸鹽兩個(gè)環(huán)節(jié)(即將氨氮氧化至亞硝酸鹽氮即進(jìn)行反硝化)。該技術(shù)具有很大的優(yōu)勢(shì):①節(jié)省25%氧供應(yīng)量,降低能耗;②減少40%的碳源,在C/N較低的情況下實(shí)現(xiàn)反硝化脫氮;③縮短反應(yīng)歷程,節(jié)省50%的反硝化池容積;④降低污泥產(chǎn)量,硝化過(guò)程可少產(chǎn)污泥33%~35%左右,反硝化階段少產(chǎn)污泥55%左右。實(shí)現(xiàn)短程硝化反硝化生物脫氮技術(shù)的關(guān)鍵就是將硝化控制在亞硝酸階段,阻止亞硝酸鹽的進(jìn)一步氧化。
厭氧氨氧化(ANAMMOX)是指在厭氧條件下,以Planctomycetalessp為代表的微生物直接以NH4+為電子供體,以NO2-或NO3-為電子受體,將NH4+、NO2-或NO3-轉(zhuǎn)變成N2的生物氧化過(guò)程。該過(guò)程利用獨(dú)特的生物機(jī)體以硝酸鹽作為電子供體把氨氮轉(zhuǎn)化為N2,最大限度的實(shí)現(xiàn)了N的循環(huán)厭氧硝化,這種耦合的過(guò)程對(duì)于從厭氧硝化的廢水中脫氮具有很好的前景,對(duì)于高氨氮低COD的污水由于硝酸鹽的部分氧化,大大節(jié)省了能源。目前推測(cè)厭氧氨氧化有多種途徑。其中一種是羥氨和亞硝酸鹽生成N2O的反應(yīng),而N2O可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓北谎趸癁榱u氨。另一種是氨和羥氨反應(yīng)生成聯(lián)氨,聯(lián)氨被轉(zhuǎn)化成氮?dú)獠⑸?個(gè)還原性[H],還原性[H]被傳遞到亞硝酸還原系統(tǒng)形成羥氨。第三種是:一方面亞硝酸被還原為NO,NO被還原為N2O,N2O再被還原成N2;另一方面,NH4+被氧化為NH2OH,NH2OH經(jīng)N2H4,N2H2被轉(zhuǎn)化為N2。厭氧氨氧化工藝的優(yōu)點(diǎn):可以大幅度地降低硝化反應(yīng)的充氧能耗;免去反硝化反應(yīng)的外源電子供體;可節(jié)省傳統(tǒng)硝化反硝化反應(yīng)過(guò)程中所需的中和試劑;產(chǎn)生的污泥量極少。厭氧氨氧化的不足之處是:到目前為止,厭氧氨氧化的反應(yīng)機(jī)理、參與菌種和各項(xiàng)操作參數(shù)不明確。
全程自養(yǎng)脫氮的全過(guò)程實(shí)在一個(gè)反應(yīng)器中完成,其機(jī)理尚不清楚。Hippen等人發(fā)現(xiàn)在限制溶解氧(DO濃度為0.8•1.0mg/l)和不加有機(jī)碳源的情況下,有超過(guò)60%的氨氮轉(zhuǎn)化成N2而得以去除。同時(shí)Helmer等通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明在低DO濃度下,細(xì)菌以亞硝酸根離子為電子受體,以銨根離子為電子供體,最終產(chǎn)物為氮?dú)狻?/span>
上述三種脫氮工藝是近年來(lái)主要流行的脫氮新型工藝,其中厭氧氨氧化和全程自養(yǎng)脫氮仍處于實(shí)驗(yàn)室研究狀態(tài),國(guó)內(nèi)外無(wú)一真正應(yīng)用于實(shí)際工程中。近年來(lái)短程硝化反硝化在工程得到了實(shí)際的應(yīng)用與發(fā)展,但也存在其缺陷,例如,某一淀粉廠應(yīng)用了該工藝,厭氧出水即好氧進(jìn)水COD為700mg/L左右、氨氮為260mg/L左右,經(jīng)過(guò)短程硝化反硝化好氧處理后,氨氮為20mg/L左右、COD為150mg/L,氨氮和COD難以再進(jìn)一步降低,核算其好氧污泥負(fù)荷,僅為正?;钚晕勰喾ǖ?/3,如果排入城市污水處理廠的話,該指標(biāo)是沒(méi)有問(wèn)題的,但如果直排是不達(dá)標(biāo)的。此類案例不止一處,如果再建二級(jí)活性污泥法,其氨氮可以降至5mg/L左右、COD為80mg/L左右。單純的短程硝化反硝化是難以處理達(dá)標(biāo)到一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)的。
我公司通過(guò)在高氨氮廢水的多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),結(jié)合生物脫氮微生物對(duì)碳源以及堿度的需求,設(shè)計(jì)出我公司獨(dú)有的改良生物脫氮工藝。
傳統(tǒng)工藝與我公司改良A/O生物脫氮工藝的比較如下:
項(xiàng)目 |
BAF工藝 |
SBR工藝 |
A2/O工藝 |
改良A/O工藝 |
投資費(fèi)用 |
土建工程 |
無(wú)需二沉池,預(yù)處理配置斜板沉淀池,效率很高,土建量最小 |
無(wú)需二沉池,池體一般較深,土建量最大 |
土建量最大 |
土建量大 |
運(yùn)行費(fèi)用 |
污泥污水回流 |
不需污泥回流 |
自身內(nèi)部混合 |
100%-300% |
100%-500% |
曝氣量 |
比活性污泥法低30%-40% |
與A2/O工藝基本相同 |
大 |
與A2/O工藝基本相同 |
藥劑量 |
較低 |
較低 |
較高 |
無(wú) |
電耗 |
很小 |
較高 |
最高 |
較高 |
總運(yùn)行成本 |
較低 |
較高 |
最高 |
較低 |
工藝效果 |
出水水質(zhì) |
一般 |
一般 |
一般 |
較好 |
產(chǎn)泥量 |
污泥量極少 |
產(chǎn)泥量與A2/O差不多,污泥相對(duì)穩(wěn)定 |
產(chǎn)泥量一般,污泥相對(duì)穩(wěn)定 |
產(chǎn)泥量一般,污泥相對(duì)穩(wěn)定 |
有無(wú)污泥膨脹 |
無(wú) |
容易產(chǎn)生,需加生物選擇器來(lái)防止 |
容易產(chǎn)生,需加生物選擇器來(lái)防止 |
無(wú) |
流量變化的影響 |
受過(guò)濾速度限制,有一定的影響 |
受每個(gè)處理單元的可接納容積限制,有一定影響 |
受沉淀速度限制,有一定影響 |
無(wú) |
沖擊負(fù)荷的影響 |
可承受日常的日沖擊負(fù)荷 |
池容決定了承受沖擊負(fù)荷的能力,較強(qiáng) |
池容決定了承受沖擊負(fù)荷的能力,較強(qiáng) |
耐沖擊能力強(qiáng) |
溫度變化(低溫)的影響(溫度將影響硝化/反硝化) |
濾池從底部進(jìn)水,上部可封閉,水溫波動(dòng)小,低溫運(yùn)行較穩(wěn)定 |
處理效果受低溫影響較大 |
露天面積大,處理效果受低溫影響較大 |
設(shè)計(jì)時(shí)考慮水溫因素,因此日常水溫變化不影響處理效果 |
適用范圍 |
耐受濃度① |
不高于300mg/L |
不高于300mg/L |
不高于300mg/L |
不高于700mg/L |
本項(xiàng)目是否適用 |
否 |
否 |
否 |
適用 |
經(jīng)過(guò)我公司的綜合脫氮池,出水氨氮達(dá)到5mg/L以下,遠(yuǎn)遠(yuǎn)由于國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。