低温废水生物脱氮工艺的研究进展
2018-1-3
来源:水博网
点击数: 7064          作者:未知
  •       氮素在水体中的过度积累造成了水体富营养化现象,严重危害生态系统安全。一般采用生物法进行废水脱氮。硝化反硝化工艺是应用最普遍的生物脱氮工艺。最近十几年,出现了一些新的脱氮工艺。厌氧氨氧化工艺是其中最有代表性的突破之一。该方法是利用自养型细菌将氨直接氧化为氮气而实现脱氮的工艺,与传统的硝化反硝化工艺相比具有耗氧量低、运行费用少和不需要外加碳源等优点,是目前已知工艺中最经济的生物脱氮途径之一。

    生物反应对环境条件敏感,容易受温度变化影响。绝大多数微生物正常生长温度为20~35℃,低温会影响微生物细胞内酶的活性,在一定温度范围内,温度每降低10℃,微生物活性将降低1倍,从而降低了对污水的处理效果。工艺投入运行后,由于四季的交替和所处的地理位置影响,若不加以人工调控,温度很难保持适宜。而温度调控则会耗费大量的能源。解决这一难题的******途径就是开发高效稳定的低温生物处理工艺。

    近年来国内外已有一些研究涉及低温废水生物脱氮技术,提出了一些新方法。笔者将探讨低温对脱氮工艺的影响,比较低温脱氮工艺的运行策略,并据此指出低温脱氮工艺的研发方向。

    1低温对脱氮工艺的影响

    温度是影响细菌生长和代谢的重要环境条件。绝大多数微生物正常生长温度为20~35℃。温度主要是通过影响微生物细胞内某些酶的活性而影响微生物的生长和代谢速率,进而影响污泥产率、污染物的去除效率和速率;温度还会影响污染物降解途径、中间产物的形成以及各种物质在溶液中的溶解度,以及有可能影响到产气量和成分等。

    低温减弱了微生物体内细胞质的流动性,进而影响了物质传输等代谢过程,并且普遍认为低温将会导致活性污泥的吸附性能和沉降性能下降,以及使微生物群落发生变化。低温对微生物活性的抑制,不同于高温带来的毁灭性影响,其抑制作用通常是可恢复的。

    1.1硝化工艺

    生物硝化反应可以在4~45℃的温度范围内进行。氨氧化细菌(AOB)******生长温度为25~30℃,亚硝酸氧化细菌(NOB)的******生长温度为25~30℃。温度不但影响硝化菌的生长,而且影响硝化菌的活性。有研究表明,硝化细菌最适宜的生长温度为25~30℃,当温度小于15℃时硝化速率明显下降,硝化细菌的活性也大幅度降低,当温度低于5℃时,硝化细菌的生命活动几乎停止。

    大量的研究表明,硝化作用会受到温度的严重影响,尤其是温度冲击的影响更加明显。由于冬季气温较低而未能实现硝化工艺稳定运行的案例较为常见。U.Sudarno等考察了温度变化对硝化作用的影响,结果表明,温度从12.5℃升至40℃,氨氧化速率增加,但当温度下降至6℃时,硝化菌活性很低。

    随着脱氮工艺的不断发展,人们对硝化工艺提出了更高的要求,希望将硝化作用的反应产物控制在亚硝酸盐阶段,作为反硝化或者厌氧氨氧化的前处理技术,可以节约曝气能耗和添加碱量。通过对两类硝化细菌(AOB、NOB)的更多认识,出现了短程硝化工艺。

    该工艺的核心是选择性地富集AOB,先抑制再限制******冲洗出NOB,使得AOB具有较高的数量而淘汰NOB,从而维持稳定的亚硝酸盐积累。短程硝化过程通常由控制温度、溶解氧、pH来实现。温度控制短程硝化的基础在于两类硝化细菌对温度的敏感性不同,25℃以上时,AOB的******比生长速率大于NOB的******比生长速率。

    据此提