[发明专利]一种对含有氨氮的废水进行脱氮的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对含有氨氮的废水进行脱氮的方法。

背景技术

目前，对高氨氮废水的处理方法主要有物理法、化学法和生物法等。物理法包括反渗透、蒸馏等，化学法有气提法、离子交换法、电渗析等。由于物理与化学方法存在运行费用高、投资大等不足，不利于推广应用。因此，大部分废水脱氮采用处理成本较低的生物技术，或生物技术与物理化学方法相结合的处理工艺。

传统的硝化-反硝化的脱氮过程包括硝化与反硝化两个阶段，即，在将有机氮转化为氨氮的基础上，通过硝化菌和反硝化菌的作用，将氨氮通过硝化菌的硝化作用转化为亚硝态氮、硝态氮，再通过反硝化菌的反硝化作用将硝态氮转化为氮气，而达到从污水中脱氮的目的。因而，污水的生物脱氮通常包括氨氮的硝化和亚硝酸盐氮及硝酸盐氮的反硝化两个阶段。如目前普遍应用的A/O、SBR、MBR工艺，都属于传统的硝化-反硝化技术。虽然，传统的硝化-反硝化生物处理技术对含有氨氮的废水的处理效果较好、成本较低，但主要存在以下不足：

(1)处理效率低，装置占地面积大；

(2)不能直接用于处理高氨氮废水；

(3)能耗较高。

对于采用传统的硝化-反硝化方法对含有氨氮的废水进行处理的技术存在的这些不足，国内外学者开展了大量研究工作，取得了明显进步，如近年出现的短程硝化反硝化、同时硝化反硝化、厌氧氨氧化等几种新型工艺。

一、短程硝化反硝化

早在1975年，Voet就发现在硝化过程中HNO₂积累的现象并首次提出了短程硝化反硝化生物脱氮(Shortcut nitriflcation-trification，也可称为不完全生物脱氮或称简捷硝化-反硝化生物脱氮)。

短程硝化反硝化生物脱氮就是抑制硝酸菌的活性，将硝化反应控制在亚硝酸阶段，不让亚硝酸进一步硝化，直接进行反硝化。这种方法的关键在于将硝化过程控制在HNO₂阶段而终止，随后进行反硝化。由于在开放的生态系统中亚硝酸菌和硝酸菌为紧密的互生关系，因此不可能将反应完全控制在亚硝化阶段，所以短程硝化的标志是稳定较高的NO₂^-浓度，即亚硝化率较高(其定量描述是NO₂^--N与总硝态氮NO₂^--N+NO₃^--N之比大于50％)。亚硝酸积累影响因素很多，可以通过调节温度、pH值、氨浓度、溶解氧、氮负荷、有害物质和泥龄等来实现。

Van Benthum W.A.J.在他的论文Nitrogen removal using nitrifying biofilmgrowth and denitrifying suspended growth in a biofilm airlift suspension reactorcoupled with a chemostat中提出，短程硝化反硝化与传统的硝化反硝化相比，具有如下的优点：

(1)硝化阶段可减少25％左右的需氧量，降低了能耗；

(2)反硝化阶段可减少40％左右的有机碳源，降低了运行费用；

(3)反应时间缩短，反应器容积可减小30％-40％左右；

(4)具有较高的反硝化速率(NO₂^-的反硝化速率通常比NO₃^-的高63％左右)；

(5)污泥产量降低(硝化过程可少产污泥33％-35％左右，反硝化过程中可少产污泥55％左右)；

(6)减少了投碱量等。

因此，对许多低COD/NH₄⁺比废水(如焦化和石化废水及垃圾填埋渗滤水等)的生物脱氮处理，短程硝化反硝化显然具有重要的现实意义。

二、同步硝化反硝化

同时硝化/反硝化技术(Simultaneous Nitrification and Denitrification，简称SND)是在同一个反应器中，使硝化与反硝化作用同时进行。由于当前人们对同时硝化/反硝化作用机理认识尚未一致，还未形成能够解释所有的同时硝化/反硝化现象。

Robertson L.A.与Rittmann B.E.分别对同时硝化反硝化做出了机理解释，其中提出了较为成熟的微环境理论。