濃度含氨廢水的厭氧脫氮研究進展
近幾年來，荷蘭Delft大學等研究者在流化床反應器中發現了一種新的高濃度含氨廢水的脫氮反應過程[1]，并提出了一系列新工藝，如ANAMMOX、SHARON和OLAND等。這些工藝基于對氮生物循環的新發現，為廢水生物脫氮處理提供了新的途徑。1 ANAMMOX工藝 厭氧氨氧化(ANaerobic AMMonia OXidation)是在嚴格的缺氧條件下以NO2-作為電子受體，利用自養菌將氨直接氧化為氮氣而實現脫氮的工藝[2～6]。研究表明，氨厭氧氧化產生的一分子氮氣中一個氮原子來自NO2-，而另一氮原子則來自于氨，對氨的最大去除速率可達1.2mmol/(L•h)，氧化1mol氨需要消耗0.6mol的NO2-，并由此產生0.8mol的氮氣。羥胺(NH2OH)和聯氨(N2H4)是厭氧氨氧化過程的中間產物，其中羥胺為最可能的電子受體，而羥胺本身則是由HNO2產生的[4]。當反應系統中有過量的羥胺和氨時將發生暫時的N2H4積累。聯氨向氮氣的轉化被認為是通過將NO2-還原為羥胺同時產生等量的電子而實現的，但該反應是在同種酶的不同部位發生NO2-的還原和羥胺的氧化還是通過由電子轉移鏈相連接的不同酶系統的催化反應實現的尚待進一步研究。? 研究表明，ANAMMOX過程是由自養菌(Candidatus Brocadia anammoxidans)完成的[7、8]，它被認為同時具有將NO2-氧化為NO3-的功能，但生長緩慢(pH=8、溫度為40℃時的生長世代期為11d[2])。Egli等人采用生物轉盤處理含高濃度氨的垃圾填埋場滲濾液的研究表明，污泥中的Candidatus Brocadia anammoxidans占90.9%，且對PO43-和NO2-均具有很高的抗性(最大耐受濃度分別達20mmol/L和13mmol/L，在低濃度時具有較高的活性)，對p
| 表1 ANAMMOX流化床和SHARON反應器處理效果 | ||
| 參數 | SHANRON工藝 | ANAMMOX工藝 |
| 氨負荷[kgNH4+-N/(m3·d)] | 0.63～1.0 | 0.24～1.34 |
| NO2-負荷[kgNO2-/(m3·d)] | 0.22～1.29 | |
| 氮負荷[kgTN/(m3·d)] | 0.63～1.0 | 0.46～2.63 |
| 出水NH4+-N(mg/L) | 199 | 27(±85) |
| 出水NO2-(mg/L) | 469 | 3(±3) |
| NH4+-N去除率(%) | 76～90 | 88(±9) |
| NO2-去除率(%) | 99(±2) | |
| 污泥負荷[kgTN/(kgSS·d)] | 10.3 | 0.05～0.26 |
| 注：SHANRON工藝中的氨負荷與進水濃度成正比；ANAMMOX工 藝中的NO2-是外加的。 |
注：SHANRON工藝中的氨負荷與進水濃度成正比；ANAMMOX工 藝中的NO2-是外加的。 荷蘭Delft大學Kluyver生物技術學院采用SHARON—ANAMMOX聯用工藝(圖1)處理污泥消化池上清液的研究表明，在不控制SHANRON反應器內pH值的條件下且進水TN負荷為0.8 kgTN/(m3•d)時，上清液中的氨大部分被轉化為NO2-，而所產生的NO3-僅占總NOx--N的11%，所產生的氨和NO2-混合液適于采用ANAMMOX工藝進行處理[13]。SHARON反應器出水進入ANAMMOX流化床反應器，因NO2-濃度有限而被徹底去除并獲得了83%的ＴＮ去除率。目前，有關聯用工藝的優化及實際應用尚待進一步研究。?.gif)
研究表明，以ANAMMOX途徑實現氨厭氧氧化的先決條件是在同一反應器中同時存在氨和NO2-，且反應器處于無氧狀態。產生NO2-的有效途徑有二： 一是限制反應器的供氧以利于NO2-的形成并抑制NO3-的生成；二是限制反應器中反硝化所需的電子供體(如硫化物或有機物等)的數量以限制反硝化的發生。以上措施在廢水處理廠中易于實現
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