脫氮技術(shù)包括化學(xué)法和生物法,由于化學(xué)法會產(chǎn)生二次污染,成本較高,因此普遍采用生物脫氮技術(shù)。
生物脫氮
廢水的生物脫氮處理主要取決于一些特性細(xì)菌轉(zhuǎn)化氮的形式。含氮有機(jī)化合物首先在微生物的作用下分解并轉(zhuǎn)化為氨氮NH4 +或NH3。該過程稱為“胺化反應(yīng)”。硝化細(xì)菌將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽,這一過程稱為“硝化反應(yīng)”。反硝化細(xì)菌將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮,該反應(yīng)稱為“反硝化”。含氮有機(jī)化合物最終轉(zhuǎn)化為氮?dú)?,并從廢水中去除。
生物脫氮
硝化過程
硝化細(xì)菌將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的過程稱為硝化作用,硝化過程分為兩步,分別使用兩種類型的微生物,即亞硝酸鹽細(xì)菌和硝酸鹽細(xì)菌。這兩種細(xì)菌統(tǒng)稱為硝化細(xì)菌,這些細(xì)菌使用的碳源是無機(jī)碳,例如CO32-,HCO3-和CO2。
硝化細(xì)菌
第一步,亞硝酸鹽細(xì)菌將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽,第二步,亞硝酸鹽細(xì)菌將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽。這兩個(gè)過程釋放能量。硝化細(xì)菌利用這種能量來合成新細(xì)胞并維持正常的生命活動。氨氮向硝酸鹽氮的轉(zhuǎn)化不會除去氮,但會減少其需氧量。1 g氨氮的氧化需要大約4.3 g的O2和8.64 g的HCO3-(相當(dāng)于7.14 g的CaCO3堿度)。
影響硝化過程的因素:
1)溫度:最適合硝化反應(yīng)的溫度范圍是30~35℃。溫度不僅影響硝化細(xì)菌的比生長速率,還影響硝化細(xì)菌的活性。
2)溶解氧:硝化反應(yīng)必須在有氧條件下進(jìn)行。硝化細(xì)菌可以耐受的溶解氧濃度為0.5-0.7mg/L。當(dāng)溶解氧低于2mg/L時(shí),那么氮可能被全部硝化了。但是,需要更長的污泥停留時(shí)間,因此通常應(yīng)將混合溶液的溶解氧濃度保持在2mg/L以上。
3)pH和堿度:硝化細(xì)菌對pH值特別敏感,硝化的最佳pH在7.2至8之間。每硝化1克氨需要大約7.14克CaCO3堿度。如果廢水的堿度不足以緩沖,硝化反應(yīng)將導(dǎo)致pH值降低和反應(yīng)速率降低。
4)有毒物質(zhì):過量的氨氮,重金屬,有毒物質(zhì)和某些有機(jī)物質(zhì)會對硝化反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用。
5)污泥的年齡:一般來說,系統(tǒng)污泥的年齡應(yīng)大于硝化細(xì)菌產(chǎn)生周期的兩倍,一般不小于35 d。冬季水溫低時(shí),需要延長污泥的使用期限,以保證一年中有足夠的時(shí)間;對于硝化作用,污泥的使用期限通常在10d以上。
6)碳氮比:BOD5與TKN的比為C/N,該指標(biāo)反映了活性污泥系統(tǒng)中異養(yǎng)細(xì)菌和硝化細(xì)菌競爭底物和溶解氧的能力。不同的C/N直接影響脫氮效果。通常認(rèn)為,當(dāng)處理系統(tǒng)的BOD 5負(fù)載小于0.15BOD 5 /(MLVSSd)時(shí),硝化反應(yīng)可以正常進(jìn)行。