高浓度氨氮废水的高效生物脱氮途径赵宗升

高浓度氨氮废水的高效生物脱氮途径赵宗升1,　刘鸿亮1,　李炳伟1,　袁光钰2(1.中国环境科学研究院,北京100012;2.清华大学环境科学与工程系,北京100084)　　　:　回顾了传统生物脱氮的一般原理,介绍了亚硝酸盐硝化/反硝化、同时硝化/反硝化、好氧反硝化和厌氧氨氧化等提高生物脱氮效率的可能途径,并分析了他们各自的原理、实现条件和应用前景。　　:　氨氮;　生物脱氮;　好氧反硝化;　厌氧氨氧化:X703.1　　:B　　:1000-4602(2001)05-0024-05　　,2000mg/L,,7500mg/L,,。,。,,,。1　传统生物脱氮原理,:,,、;,(、)。,CO2-3、HCO-3CO2,NH3、NH+4NO-2。,,,;,NO-2。,N2O,。,,,。,。NH+4NO-2,3、6,,,、2。,。。,、Na2S,。　C5H7O2N+4NO-3※5CO2+NH3+2N2←+　　　　　　　　　　　4OH-,NH3,,。,,,,;,,。·24·　　　2001Vol.17　　　　　　　　　　CHINAWATER&WASTEWATER　　　　　　　　　　No.5,。,。,;,,。,。,,/;,/,(Anammox);,;,(ThiosphaerapantotrophaAlcaligenessp)。2　亚硝酸硝化/反硝化工艺,,(Nitrification),。,。,,,。,—,:①25%。②40%。③50%。,。,:①,②pH,③,④,⑤,⑥,⑦。(pH),(NH2OH)[1]。,,、pH。,。Jetten,,,,,SHARON(SingleReactorforHighActivityAmmoniaRemovalOverNitrite)[2]。30～40℃,。,pH。3　同时硝化/反硝化(SND),/。/,、、[3～5];,、[6、7]。/。SND,:①。,,/。,。②。/,。③。,,SND,。,。,SND/。SND,,。4　好氧反硝化·25·2001Vol.17　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　No.5,,,0.1mg/L,,。2080,。,:Pseudomonasspp,Alcaligenesfaecalis,ThiosphaeraPantotropha,,。,。,Nitros-monasspp。,,[8]。,Nitrosmonasspp,Nitrobacterspp。,Ni-trobacter,、,,NADH。,。2,2,3,5。,,0.67N-molN2/N-molNH3,0.4,。Muller。aC,(1-a)。:　NH3+O2※NO-2+3H++2e-　a(0.5O2+2e-+2H+※H2O)　(1-a)(0.67NO-2+2.67H++2e-※0.33N2+1.33H2O)(0.33+0.67a)(mol)/(mol):　NH3+(1.17+0.83a)O2※(0.33+0.67a)·NO-3+(0.33-0.33a)N2+(0.33+0.67a)·H++(1.33-0.33a)H2OqN2qO2,　qN2+qO2=(0.33-0.33a)/(1.17+0.83a)a=(qO2-3.5qN2)/(2.5qN2+qO2),a0～1。,0.3kPaC。,。Muller[9]1。1　(kPa)μ(mol·g-1·h-1)μ(mol·g-1·h-1)1mol(N-molN2/N-molNH3)a0.158.22±0.950.3025.36±0.557.35±0.100.580.420.6046.33±1.2910.99±0.250.470.551.2565.94±1.096.90±0.280.210.722.5084.76±0.838.45±0.080.200.745.0093.23±1.3710.86±0.110.230.74　　,,,,。,[9]:,,、、;,,Muller0.3g/L、10%,,Nitrosomonasspp10mg/L,;,Ni-trosomonaseuropaeaATTC19718。·26·2001Vol.17　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　No.55　厌氧氨氧化(Anammox),,(2)。1997,Broda“”[10],(chemolithotrophicbacteria)、。,Nitrosomonaseutropha。2　　ΔG02NO-3+5H2+H+※N2+6H2O-1211kJ8NO-3+5HS-+3H+※4N2+5SO2-4+4H2O-3721kJ3NO-3+5NH+4※4N2+9H2O+2H+-297kJ/molNH+4NH+4+2O2※NO-3+H2O+2H+-349kJ/molNH+48NH+4+6O2※4N2+12H2O+8H+-315kJ/molNH+4NH+4+NO2-※N2+2H2O-358kJ/molNH+4　　Mulder,[11],:　5NH+4+3NO-3※4N2+9H2O+2H+　G0′=-297kJ/molNH+4(Anammox),。Graaf[12],:　NH+4+NO-2※N2+2H2O　G0′=-358kJ/molNH+41996Graaf[13]。Schmidt(NO2)[14],N2OAnammox,NO。MarcStrous[15](3)。,,,5%。、、、,,。3　　NH+4(gNH+4/g·d-1)02～5NH+4(gNH+4/g·d-1)1.10.05(g/gNH+4)0.070.1(kJ/mol)7070(gNH+4/L)≤10-4≤10-4(gNO-2-N/L)≤10-4(gNO-2-N/L)Ki=0.8,α=0.8(gNO-2-N/L)Ki=1,α=0.7(℃)20～43≤42pH6.7～8.3(g/g)0.6(g/L)50　　1000mg/L,100mg/L,。()。。N2O,N2O,。,4[H],[H][16]。:NO,NON2O,N2ON2;,NH+4NH2OH,NH2OHN2H4、N2H2N2[17]。1。1　6　结语·27·2001Vol.17　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　No.5,,。,,。,,。,、,,。:[1]　HanikiK,etal.NitificationatLowLevelofDissolvedOxygenwithandwithoutOrganicLoadinginaSuspend-edGrowthReactor[J].WatRes,1990,24(3):297-302.[2]　YangL,AllemanJE.InvestigationofBatchwiseNitriteBuild-upbyanEnrichedNitirficationCulture[J].WatSciTech,1992,26(5/6):997-1005.[3]　SenPriyali,DentelStevenK.SimultaneousNitrification-denitrificationinaFluidizedBedReactor[J].WatSciTech,1998,38(1):247-254.[4]　RogallaF,etal.UpscalingaCompactNitrogenRemovalProcess[J].WatSciTech,1992,26:1067-1076.[5]　WatanabeW,etal.SimultaneousNitrificationandDeni-trificationinMicro-aerobicBiofilms[J].WatSciTech,1992,26:511-522.[6]WartchowD.NitrificationandDenitrificationinCom-binedActivatedSystems[J].WatSciTech,1990,22(7/9):199-206.[7]　DaiggerGT,LittletonHX.Orbal/[J].,1999,15(3):1-7.[8]　StǜvenR,etal.TheImpactofOrganicMateronNitricoxideFormationbyNitrosomonasEurpaea[J].ArchMi-crobiol,1992,158:439-443.[9]　MullerEB,etal.SimultaneousNH3OxidationandN2ProductionatReducedO2TensionsbySewageSludgeSubculturedwithChemolithotrophicMedium[J].Biodegradation,1995,6:339-349.[10]　BrodaE.TwoKindsofLithotrophsMissinginNature[J].ZAllgMikrobiol,1997,58:1746-1763.[11]　MulderA,etal.AnaerobicAmmoniumOxidationDis-coveredinaDenitrifyingFluidizedBedReactor[J].FEMSMicrobiolEcol,1995,16:177-184.[12]　GraafAA,etal.AnaerobicOxidationofAmmoniumisaBioloicallyMediatedProcess[J].ApplEnvironMicro-biol,1995,61(4):1246-1251.[13]GraafAA,etal.AutotrophicgrouwthofAnaerobicAm-monium-OxidizingMicroorganismsinaFluidizedBedReactor[J].Microbiology,1996,142:2187-2196.[14]　SchmidtIngo,BockEberhard.AnaerobicAmmoniaOxi-dationwithNitrogenDioxidebyNitrosomonasEutropha[J].ArchMicrobiol,1997,167:106-111.[15]　StrousMarc,etal.KeyPhysiologyofAnaerobicAmmo-niumOxidation[J].ApplEnvironMicrobiol,1999,65(7):3248-3250.[16]　GraafAA,etal.MetabolicPathwayofAnaerobicAm-moniumOxidationontheBasisof15NStudiesinaFlu-idizedBedReactor[J].Microbiology,1997,143:2415-2421.[17]　,.[J].,1997,23(4):409-413.:[phone]E-mail:[e-mail]:2000-11-23··蓬莱市城市污水处理工程　　工程概况:处理规模为3×104m3/d,总投资为3195.56万元,占地面积为2.7hm2。处理工艺:两段式活性污泥法,即厌氧(水解酸化)—好氧工艺。设计单位:北京中联环工程股份有限公司,冶金部建筑研究总院。目前已完成土建工程。(　　)·28·2001Vol.17　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　No.5