水體微生物脫氮技術研究

武智 石晶晶

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隨著社會和工業的進步，越來越多的含氮廢水進入自然水體，而氮含量超標易造成赤潮和水體富營養化，嚴重破壞水環境平衡，從而威脅人類健康。因此，高效去除水體氮污染也逐漸成為人們研究的熱點。本文對含氮廢水的處理技術和工藝進行了概述，以提供含氮廢水處理的新思路。

一、含氮廢水處理現狀

目前，常用的除氮方法主要有物理法、化學法、物理化學法和生物脫氮法。其中化學法和物化法僅對氮元素進行了轉移或形態轉變，無法徹底去除，而且涉及專業操作繁雜、運行成本高，易產生二次污染，故在實際運用中受到一定限制。微生物脫氮技術作為一種經濟、有效的脫氮方法，備受人們關注[1]。目前，生物脫氮技術的研究，從原理上可分為傳統硝化反硝化、短程硝化反硝化、同時硝化反硝化、厭氧氨氧化、好氧反硝化、生物強化和自養反硝化法等，隨著人們對其研究不斷深入，日漸成為主流處理工藝。

二、微生物脫氮新工藝

①短程硝化反硝化工藝

短程硝化反硝化是通過控制反應條件，將硝化過程控制在氨氮氧化到亞硝酸鹽氮，最終轉化為氮氣的過程。荷蘭Dem工業大學根據短程硝化反硝化原理開發了SHARON工藝.該工藝的成功之處在于巧妙的運用了亞硝酸菌和硝酸菌的不同生長速率，即在較高溫度下硝酸菌的生長速率明顯低于亞硝酸菌的生長速率。因此，通過控制就可以自然淘汰掉硝酸菌，使反應器中的亞硝酸菌占絕對優勢，從而使氨氧化控制在亞硝酸鹽階段，并通過間歇式曝氣達到反硝化目的[2]。OLA ND工藝是由比利時Gent微生物生態實驗室開發的一種限制性自養亞硝化工藝[3]。該工藝是在溶解氧受限制的條件下，利用亞硝化細菌和硝化細菌代謝活性及溶解氧親和力不同的動力學特征，將廢水中的部分NH4+-N氧化為-N，然后利用NO2--N作為電子受體將剩余的NH4+-N氧化為N2。OLA ND工藝就是利用這兩類菌動力學特性的差異實現了淘汰硝酸菌,使亞硝酸大量積累。

②厭氧氨氧化工藝

厭氧氨氧化是以二氧化碳為碳源，通過微生物作用將銨根離子和硝酸根離子轉化為氮氣的過程。Jetten等[4]人將厭氧氨氧化工藝（Anammox）與短程硝化反硝化工藝（Sharon）組合，將短程硝化反硝化的出水作為厭氧氨養化的進水，通過對短程硝化反硝化工藝的控制，使出水中NH4+與NO2-比例為1:1進行厭氧氨氧化反應，氨氮去除率達到100%。我國遼寧科技大學的研究人員在實驗室研究[5]的基礎上，采用Sharon-Anammox工藝對遼寧丹東焦化廠污水處理站原有的A2/O工藝進行改造，得出經處理后，氨氮去除率達到98～100%的結論。

③同時硝化反硝化

同時硝化反硝化，即在同一個反應器內同時進行硝化和反硝化反應。該技術在生物膜反應器、活性污泥系統(氧化溝、SBR)以及各種組合工藝中均可以發生，與傳統生物脫氮工藝相比，其具有保持反應器中p H值穩定，無需外加堿劑，節省運行費用的特點。許曉毅等[6]通過改進OG O反應器內同心圓內隔墻結構和混合液回流的設備配置，研制了OG O新型反應器，同時硝化反硝化作用就是OGO工藝生物脫氮的主要途徑之一。劉福利等[7]采用同時硝化反硝化工藝處理石油工業廢水，氨氮去除率高達99.0%以上。

④微生物強化技術

微生物強化技術即通過投加介體類物質，催化微生物反硝化的進程，提高脫氮效率。王競等[8]采用電聚合方法固定蒽醌2，6-二磺酸鈉催化強化硝基化合物的降解，可提高降解速率1-3倍，并在重復利用十次之后，仍保持穩定的催化效能。

結語

面對日益嚴格的環保標準，傳統生物脫氮技術因工藝冗長，脫氮效率低，且受季節影響較大，出水水質差等原因，正被新的處理工藝所替代，通過深入研究微生物脫氮的原理和轉化機制，開發處理效率高、運行費用低和適于實際應用的新工藝將成為今后研究的熱點。

[1]楊家澍，王留成，李國順等.水中亞硝酸鹽凈化處理研究進展.鄭州大學學報（工學版），2002,23(4):102-106.

[2]劉曉東,段亞萍.短程硝化反硝化生物脫氮技術研究.沈陽大學學報.2007,19(2):74-77.

[3]Kim W,Inge D B,Willy V.Oxygen2limited autotrophic nitrification denitrification(OLAND)in a rotating biological contactor treating high2salinity wastewater[J].Water Research,2005,39(1):4512-4520.

[4]Jetten M S M，Strous M，Vande Pas Schoonen K T，et al.The anaerobic oxidation of ammonium.FEMS Microbiology Reviews,1998,22:421-437.

[5]呂艷麗，單明軍，王旭，等.短程厭氧氨氧化處理焦化廢水的研究.冶金能源，2007,26(5):55-58.

[6]許曉毅，羅固源，吳淑嬡.OGO工藝同步硝化一反硝化生物脫氮特性.水處理技術，2007,33(4):18-20.

[7]劉福利,高慶然,歐煥輝,等.用同時硝化-反硝化工藝處理含氨廢水。齊魯石油化工,2010,38(3):208-210.

[8]王競，李麗華.呂紅等電聚合固定化介體催化強化2,6-二硝基甲苯生物還原，大連理工大學學報,2010,50(6)877-882.