氨氮廢水生物處理法工藝與原理

       根據(jù)廢水中氨氮濃度的不同，可將廢水分為3類：高濃度氨氮廢水（NH3-N>500mg/l）,中等濃度氨氮廢水（NH3-N：50-500mg/l），低濃度氨氮廢水（NH3-N<50mg/l）。然而高濃度的氨氮廢水對(duì)微生物的活性有抑制作用，制約了生化法對(duì)其的處理應(yīng)用和效果，同時(shí)會(huì)降低生化系統(tǒng)對(duì)有機(jī)污染物的降解效率，從而導(dǎo)致處理出水難以達(dá)到要求。

       去除氨氮的主要方法有：物理法、化學(xué)法、生物法。物理法含反滲透、蒸餾、土壤灌溉等處理技術(shù)；化學(xué)法含離子交換、氨吹脫、折點(diǎn)加氯、焚燒、化學(xué)沉淀、催化裂解、電滲析、電化學(xué)等處理技術(shù)；生物法含藻類養(yǎng)殖、生物硝化、固定化生物技術(shù)等處理技術(shù)。目前比較實(shí)用的方法有：折點(diǎn)加氯法、選擇性離子交換法、氨吹脫法、生物法以及化學(xué)沉淀法。

 生物法去除氨氮

  生物法去除氨氮是在指廢水中的氨氮在各種微生物的作用下，通過(guò)硝化和反硝化等一系列反應(yīng)，最終形成氮?dú)?，從而達(dá)到去除氨氮的目的。生物法脫氮的工藝有很多種，但是機(jī)理基本相同。都需要經(jīng)過(guò)硝化和反硝化兩個(gè)階段。

  硝化反應(yīng)是在好氧條件下通過(guò)好氧硝化菌的作用將廢水中的氨氮氧化為亞硝酸鹽或硝酸鹽，包括兩個(gè)基本反應(yīng)步驟：由亞硝酸菌參與的將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽的反應(yīng)。由硝酸菌參與的將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的反應(yīng)。亞硝酸菌和硝酸菌都是自養(yǎng)菌，它們利用廢水中的碳源，通過(guò)與NH3-N的氧化還原反應(yīng)獲得能量。反應(yīng)方程式如下：

亞硝化： 2NH4++3O2→2NO2-+2H2O+4H+

硝化 : 2NO2-+O2→2NO3-

硝化菌的適宜pH值為8.0～8.4，最jia溫度為35，溫度對(duì)硝化菌的影響很大，溫度下降10，硝化速度下降一半；DO濃度：2～3mg/L；BOD5負(fù)荷：0.06-0.1kgBOD5/(kgMLSS?d)；泥齡在3～5天以上。

在缺氧條件下，利用反硝化菌（脫氮菌）將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮?dú)舛鴱膹U水中逸出由于兼性脫氮菌（反硝化菌）的作用，將硝化過(guò)程中產(chǎn)生的硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成N2的過(guò)程，稱為反硝化。反硝化過(guò)程中的電子供體是各種各樣的有機(jī)底物（碳源）。以甲醇為碳源為例，其反應(yīng)式為：

6NO3-+2CH3OH→6NO2-+2CO2+4H2O

6NO2-+3CH3OH→3N2+3CO2+3H2O+6OH-

反硝化菌的適宜pH值為6.5～8.0；最jia溫度為30，當(dāng)溫度低于10時(shí)，反硝化速度明顯下降，而當(dāng)溫度低至3時(shí)，反硝化作用將停止；DO濃度＜0.5mg/L；BOD5/TN＞3～5。生物脫氮法可去除多種含氮化合物，總氮去除率可達(dá)70%～95%，二次污染小且比較經(jīng)濟(jì)，因此在國(guó)內(nèi)外運(yùn)用最多。其缺點(diǎn)是占地面積大，低溫時(shí)效率低。

常見(jiàn)的生物脫氮流程可以分為3類：

多級(jí)污泥系統(tǒng)

 多級(jí)污泥系統(tǒng)通常被稱為傳統(tǒng)的生物脫氮流程。此流程可以得到相當(dāng)好的BOD5去除效果和脫氮效果，其缺點(diǎn)是流程長(zhǎng)，構(gòu)筑物多，基建費(fèi)用高，需要外加碳源，運(yùn)行費(fèi)用高，出水中殘留一定量甲醇；

單級(jí)污泥系統(tǒng)

  單級(jí)污泥系統(tǒng)的形式包括前置反硝化系統(tǒng)、后置反硝化系統(tǒng)及交替工作系統(tǒng)。前置反硝化的生物脫氮流程，通常稱為A/O流程。與傳統(tǒng)的生物脫氮工藝流程相比，該工藝特點(diǎn)：流程簡(jiǎn)單、構(gòu)筑物少，只有一個(gè)污泥回流系統(tǒng)和混合液回流系統(tǒng)，基建費(fèi)用可大大節(jié)??；將脫氮池設(shè)置在去碳源，降低運(yùn)行費(fèi)用；好氧池在缺氧池后，可使反硝化殘留的有機(jī)污染物得到進(jìn)一步去除，提高出水水質(zhì)；缺氧池在前，污水中的有機(jī)碳被反硝化菌所利用，可減輕其后好氧池的有機(jī)負(fù)荷。此外，后置式反硝化系統(tǒng)，因?yàn)榛旌弦喝狈τ袡C(jī)物，一般還需要人工投加碳源，但脫氮的效果高于前置式，理論上可接近100%的脫氮效果。交替工作的生物脫氮流程主要由兩個(gè)串聯(lián)池子組成，通過(guò)改換進(jìn)水和出水的方向，兩個(gè)池子交替在缺氧和好氧的條件下運(yùn)行。它本質(zhì)上仍是A/O系統(tǒng)，但利用交替工作的方式，避免了混合液的回流，其脫氮效果優(yōu)于一般A/O流程。其缺點(diǎn)是運(yùn)行管理費(fèi)用較高，必須配置計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)操作系統(tǒng)。

生物膜系統(tǒng)

  將上述A/O系統(tǒng)中的缺氧池和好氧池改為固定生物膜反應(yīng)器，即形成生物膜脫氮系統(tǒng)。此系統(tǒng)中應(yīng)有混合液回流，但不需污泥回流，在缺氧的好氧反應(yīng)器中保存了適應(yīng)于反硝化和好氧氧化及硝化反應(yīng)的兩個(gè)污泥系統(tǒng)。

由于常規(guī)生物處理高濃度氨氮廢水還存在以下：

為了能使微生物正常生長(zhǎng)，必須增加回流比來(lái)稀釋原廢水；

硝化過(guò)程不僅需要大量氧氣，而且反硝化需要大量的碳源，一般認(rèn)為COD/TKN至少為9。