16
2020
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03
厌氧氨氧化技术的研发与应用
作者:
厌氧氨氧化技术的研发与应用
随着人类社会的不断进步和经济发展,氮污染也在加剧,导致水污染状况越来越严重。各种不同形式的氮化合物进入水体后引起了严重的水体氮污染,使得水体富营养化。氨氮作为水体氮素污染的主要形式,在我国各大水域位居前列,如何更好的处理氨氮废水是当前研究的一个热点。
生物脱氮技术除了传统的硝化反硝化技术,厌氧氨氧化技术逐渐的发展起来。厌氧氨氧化技术是指在厌氧的条件下,厌氧氨氧化菌直接利用污染物中的物质发生的电子交换过程,氨氮可以提供电子,亚硝态氮接受电子,通过自身的转化将氮素转变为氮气的一个过程。在整个反应过程中,不需要外加碳源以及供氧,能够高效率的脱除氮素,节省运行成本。厌氧氨氧化反应对于低碳氮比、高氨氮废水具有很高的处理效率。
厌氧氨氧化反应的基本公式:
NH4++1.32NO2-+0.066CO2+0.13H+→1.02N2+0.26NO3-
+0.066CH2O0.5N0.15+2.03H2O
大量研究人员通过实验研究与分析发现,厌氧氨氧化菌物种不止一种,其脱氮途径也不一样,厌氧氨氧化菌的脱氮途径大致可以分为以下几个部分:首先,氨氮(NH4+-N)在酶的作用下被氧化成羟胺(NH2OH),亚硝态氮(NO2--N)通过酶的作用再与羟胺相结合得到N2O,N2O通过生化反应变成N2。其次,NH4+-N与羟胺相结合生成联氨(N2H2), N2H2通过体内酶的作用生成氮气;最后,亚硝态氮在微生物体内酶的作用下,先转化为一氧化氮(NO),一氧化氮再被转化为N2O,进而最终转化为氮气。
长期以来,由于厌氧氨氧化反应对温度、pH、有机物等影响因素要求比较高,同时倍增时间最低为11天,生长较为缓慢,所以对实验室培养研究和工程应用都有很大的限制。对于一些低碳氮比废水、低COD高氨氮废水,目前只能通过传统生物脱氮技术进行处理,经济成本、能耗均较高。
针对所述限制因素及条件,山东华城集中研发人员力量,通过接种厌氧氨氧化菌种、设计运行反应器、控制厌氧氨氧化菌生长的适宜条件,经过人工模拟废水的方式,逐步驯化培养出厌氧氨氧化菌,出水氨氮、亚硝态氮浓度较低。在整个过程中无需外加碳源、无需曝气,节约了脱氮成本。目前,厌氧氨氧化研究在实验室阶段取得较好成果,下一步计划进行全程自养脱氮技术研究,通过针对某类高氨氮、低碳氮比工业废水,逐步向处理实际废水靠近,通过不断的探索研究实现工程化应用。
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