亞硝酸型生物脫氮技術
0 引言 生活污水及某些工業(yè)廢水中都含有一定的氮，特別是某些工業(yè)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(yǎng)化。由于常規(guī)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(yè)廢水，采用常規(guī)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(guī)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(tǒng)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(chǎn)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(xiàn)了一些超出人們傳統(tǒng)認識的新現(xiàn)象，這些現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)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(xiàn)廢水生物脫氮就必須使NH3－N經(jīng)歷典型的硝化和反硝化過程才能完全被除去。傳統(tǒng)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(chǎn)物HNO2是"三致"物質(zhì)，對受納水體和人是不安全的，所以盡量避免出現(xiàn)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(zhuǎn)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(jié)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(jié)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(tǒng)的生物脫氮技術相比具有以下特點。
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