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yanww_219版主 (知名作家)
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[交流]
关于同步硝化反硝化脱氮除磷原理及技术的讨论
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同步硝化反硝化脱氮除磷，听起来的确很好，能同时脱氮除磷，而且生物法，成本低，近年来发展有一些，但进展似乎很慢，请大家尤其是感兴趣的行家知道的多发表相关意见、理论和实际工程等，资料尤其是好的文献，望能指出，呵呵。期待你的真诚讨论，非常感谢。 本人先来，很长时间一直想讨论这个话题，望大家放开讨论。 反硝化除磷机理 近年的研究发现，一种反硝化聚磷菌（DPB，denitrifying phosphorus removing bacteria）能在缺氧条件（无氧，存在硝酸盐）下过量吸磷。DPB的生物吸/放磷作用被荷兰Delft工业大学和日本东京大学研究人员合作研究确认，并冠名“反硝化除磷”（denitrifying dephosphatation）。在磷的生物吸/放磷过程中，反硝化除磷细菌以硝酸氮取代氧作为电子受体，也就是说反硝化除磷细菌能将反硝化脱氮和生物除磷这两个认为彼此独立的作用合二为一。反硝化除磷中硝酸盐代替氧作为电子受体。硝酸盐作为电子受体可从许多文献中得到证明，国内也对此进行了大量研究。硝酸盐作为生物除磷的电子受体的研究已有许多，但对亚硝酸盐是否可以作为生物除磷电子受体的研究却不多见。1999年，Jens Meinhold等人证明了亚硝酸盐可作为电子受体，但他们试验得出的亚硝酸盐的峰顶浓度较低，约为8 mgNO2--N/L。而2003年，新加坡的J.Y.Hu等人研究得到的亚硝酸盐峰顶浓度则较高，为115 mgNO2--N/L。这使得我们在亚硝酸盐存在的缺氧环境下仍能开发生物除磷工艺。 反硝化除磷工艺的发展 反硝化除磷工艺中有单级、双级两种系统。单级污泥系统中，DPB、硝化菌及非聚磷异养菌同时存在于同一悬浮污泥相中，共同经历了厌氧、缺氧和好氧环境，其中最具代表的工艺有BCFs；而在双级污泥系统中，硝化菌则独立于DPB而单独存在于固定膜生物反应器或好氧硝化SBR反应器中。双级污泥系统有Dephanox和A2NSBR等。其中BCFs工艺已运用于工程实践，而双级污泥系统仍停留在小试阶段，离实际运用尚有不少距离。虽然在单、双级污泥系统中DPB都可利用由硝化产生的硝酸盐作为电子受体在缺氧环境中实现反硝化除磷，但后者运行更稳定、处理效果也更好，其原因是双污泥系统为硝化菌和反硝化除磷菌创造了最佳的生长环境，且硝化和反硝化聚磷各系统的SRT可根据实际运行要求来选定（硝化的SRT较长不利于反硝化和除磷，主要原因是聚磷菌体内相当一部分PHB会因长时间的曝气而被消耗掉，从而导致后续反硝化所需碳源的不足）。进一步说，在双污泥系统中可采用生物膜反应器进行硝化来提供NO3-电子受体，这样不仅给生长速率较慢的硝化菌创造了稳定的生长环境，增加了系统中硝化菌量，提高了硝化率，也可减少水力停留时间和反应器体积；同时在无需大规模污泥回流的前提下就能使出水保持较低的硝酸盐浓度。 |
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yanww_219
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生物脱氮机理 （1）传统的生物脱氮机理 污水中的氮一般以有机氮、氨氮、亚硝酸盆氮和硝酸盐氮等四种形态存在。生活污水中氮的主要存在形态是有机氮和氨氮。其中有机氮占生活污水含氮量的40%一60%，氨氮占50%一60%，亚硝酸盐氮和硝酸盐氮仅占0-5%。传统的生物脱氮是通过硝化反应和反硝化反应来完成的，由于硝化反应和反硝化反应是不同细菌在不同的条件下来完成的，所以生物脱氮是在不同的处理单元中完成的，这种传统的脱氮过程己为人们熟知团。通常生物脱氮主要有通过厌氧和好氧这两个过程来完成。有机氮在硝化菌的作用下转化为硝酸盐氮，而硝酸盐氮又在厌氧的情况下通过反硝化菌的作用转化为氮气而从污水中脱除。在脱氮反应过程中不同细菌的生长条件不同，不同反应过程对能量、物质的需求也不同，传统生物脱氮工艺面临着泥龄、碳源等多方面的矛盾，于是为缓解这些矛盾的新型工艺应运而生。 （2）短程硝化反硝化(Shortcut Nitrification-Denitrification) 许多试验证明，可以按照氨氮转化为亚硝酸氮再进一步还原为氮气的过程实现短程硝化反硝化脱氮，就是将硝化控制在亚硝化阶段，然后进行反硝化。短程硝化反硝化具有减小反应器容积、节省曝气量、减少污泥产量、减少投碱量和产酸量等优点。但其缺点是不能长久稳定的维持亚硝酸氮的积累。 （3）同步硝化反硝化(Simultaneous Nitrification and Denitrification, SND) 同步硝化反硝化即在一定条件下，硝化和反硝化在同一处理条件和同一处理空间内发生。近年许多国内外研究者发现存在同时硝化反硝化现象，尤其是有氧条件下的反硝化现象确实存在于不同的生物处理系统中。2003 年 Zeng, R.J., Lemaire R 成功证实了在厌氧/好氧反应器内硝化反硝化同时发生。同步硝化反硝化有利于满足污水处理过程中对碱度以及碳源条件的要求，并且节省曝气量，进一步降低能耗。 （4）厌氧氨氧化技术 厌氧氨氧化技术的原理为在厌氧条件下以亚硝酸氮和硝酸氮为电受体，将氨转化为氮气。参与厌氧氨氧化的细菌为自养型细菌，因此不需要外加碳源来维持反硝化。 1990 年荷兰 Delft 技术大学 Kluyer 生物技术实验室开发出 ANAMMOX 工艺(AnaerobicAMMonium Oxidation)，即厌氧氨氧化工艺。显然，该工艺具有改善酸碱平衡，有效降低曝气量和污泥产量的优点并适用于高氨氮浓度废水的处理。 （5）好氧反硝化生物脱氮 最早，反硝化过程被认为是一个严格的厌氧过程，20世纪80年代后期以来，生物脱氮生物学方面有了很大进展。人们曾多次观察到在没有明显缺氧段的活性污泥法中存在脱氮现象，发现了好氧反硝化菌，这些好氧反硝化菌同时也是异养硝化菌，这类细菌可将氨在好氧条件下直接转化成气态产物。生物学研究表明，在好氧和缺氧条件下好氧反硝化菌能够将硝酸盐还原形成氧化氮和氧化亚氮。好氧反硝化菌的发现为生物脱氮理论掀开了新的一页。 |
18楼2016-02-02 15:36:36
zh1984
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没有干货，纯瞎扯一下别介意，SND和反硝化聚磷是两种概念吧，你的意思是要把这两方面整合成一种方案来脱氮除磷？这个貌似还真没有。 反硝化除磷在原理上无新意，无非是用NO3代替O2来当电子受体，反硝化菌本身就具备这个能力。 真正让人奇怪的是SND，现在的几种解释我觉着都有些牵强，谈下自己的一种假设：从脱氮的过程看，NH4要先逐步氧化到NO3，再还原到N2，这个过程是个弯路，从吉布斯自由能来看，NH4直接氧化到N2的反应理论上可以自发，至少能说明这个反应可以提供能量，SND有没有可能是存在这样一种未知菌群来通过这个反应供能？若真能证明如此，将会给脱氮乃至氮循环提供一条全新的路径，发篇NATURE也不为过吧。 |
2楼2015-12-10 18:10:22
yanww_219
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