新型生物脱氮工艺--OLAND工艺

浅议厌氧氨氧化在污水处理中的应用[摘要]：加强厌氧氨氧化在污水处理中的应用的研究是十分必要的。

本文作者结合多年来的工作经验，对厌氧氨氧化在污水处理中的应用进行了研究，具有重要的参考意义。

[关键词]：厌氧氨氧化污水处理应用中图分类号：u664.9+2 文献标识码：a 文章编号：随着现代化工业的发展和人们生活水平的提高，水体富营养化现象不断加剧，废水排放指标的不断严格，对污水处理中脱氮技术提出了更高的要求。

在生物脱氮领域，传统的硝化-反硝化工艺始终占有重要地位。

而在硝化阶段曝气、反硝化阶段投加有机碳源的需要，使该工艺在大力推行“节能减排”的今天显得不够经济高效。

因此，寻求低能耗、高效率的新型脱氮技术势在必行。

在众多新型生物脱氮工艺中，厌氧氨氧化（anaerobic ammonium oxidation,anammox）工艺具有能耗低、污泥产量少、节省外加碳源等显著优势，备受关注。

厌氧氨氧化现象于 1995 年在荷兰被发现并命名以来，很多学者利用实验室规模反应器通过接种不同的种泥成功富集了 anammox 菌，并对其特性进行多方面的研究。

但只有欧洲的一些国家和日本有了以厌氧氨氧化工艺为主的污水处理实际工程项目。

生物脱氮技术在近几十年来得到了飞速发展，并已广泛应用于生产实践中。

但在污水处理过程中，应用最多的依然是传统的生物脱氮技术。

其基本原理是，对于含氮废水，首先利用好氧的氨化细菌把水中的有机氮分解并转化成氨态的氮，再利用亚硝化细菌（aob）和硝化细菌（nob）把氨(nh4+)氧化成亚硝态氮（no2-）和硝态氮（no3-），最后，这两种形态的氮素由反硝化菌（dnb）还原成氮气（n2），从而达到脱氮目的。

厌氧氨氧化是指一类微生物在厌氧条件下以亚硝酸盐为电子受体氧化铵盐，最终产生氮气的生物过程。

相比于传统脱氮工艺，具有能耗低、污泥产量少、节省外加碳源等显著优势，具体来讲，省掉了大约 60%的曝气、90%的污泥处理和运输以及 100%的有机碳，可以节省约 30%~40%氮去除率的总体成本，已经受到了众多的关注。

传统生物脱氮方法包含两个步骤:好氧硝化(将H4+转化为NO2-和NO3-)和缺氧反硝化(将NO2-和NO3-转化为N2)。

参与这一过程的硝化细菌主要是自养菌,它们能从NH4+和NO2-的氧化过程中获取能量而生长繁殖。

反硝化细菌则是异养菌,在反应过程中必须提供有机碳源。

然而,很多废水(如污泥消化液、垃圾渗滤液和一些工业废水)缺乏足够的有机碳源,为了能实现较完全的反硝化过程,必须额外添加甲醇等物质作为有机碳源,这大大增加了生物脱氮处理工艺的成本。

近10年来,人们对生物脱氮有了很多新的发现, 如短程硝化/反硝化、同步硝化/反硝化、好氧反硝化以及厌氧氨氧化等。

其中厌氧氨氧化是基于新菌种建立的独特工艺,在反应过程中不需要有机碳源即能实现氮素的脱除,它的发现为低碳氮比废水的处理提供了新的思路。

人们陆续开发了多种自养脱氮工艺,如SHARON+ANAMMOX、CANON、OLAND和NOx等。

本文将在介绍工艺原理的基础上,着重比较分析几种自养工艺的特点和差异。

1自养工艺中氨的氧化途径自养脱氮理念的核心主要包含短程硝化与厌氧氨氧化两个过程。

短程硝化是指通过控制反应条件(如pH、SRT、温度和DO等)实现亚硝酸的积累;厌氧氨氧化则是在厌氧条件下利用NH4+作为电子供体将NO2-转化为N2。

整个反应过程涉及两类菌种和如下三种氨氧化途径。

1.1亚硝化过程传统工艺中的硝化过程需要将NH4+完全氧化为NO3-,其中涉及亚硝酸菌和硝酸菌两种细菌,它们能在有氧条件下分别氧化NH4+和NO2-,并从这一过程中获得生长所需的能量。

由于厌氧氨氧化阶段对进水中NO2-/NH4+的比例有严格要求,因此在自养工艺中需要设法抑制硝酸菌的繁殖,使亚硝酸菌成为优势群体。

实现亚硝酸积累的方法主要有两种:一种是SHARON工艺:在CSTR反应器中,通过控制温度、pH、污泥龄(SRT),逐渐从系统里筛除硝酸菌;另一种是控制溶解氧(DO),由于亚硝酸菌对氧的结合能力比硝酸菌强,DO降低后亚硝酸菌在数量上不会减少,而硝酸菌则会受到明显的抑制。

倒置A2/O工艺对生活污水生物脱氮运行条件及效果研究水是人们生活中不可缺少的东西，它直接关系到人们的日常生活，还是农业、工业、水产和各种生产的重要资源。

随着工农业生产和城市建设的发展，人口的增长，人民生活水平的提高，用水量和污水排放量都大幅度增加，由于大量的工业废水和生活污水排入河流水体，使水环境质量严重恶化、地表水和地下水受到不同程度的污染，加之节约用水和水源保护还存在着一定的问题，致使水资源形成数量不丰，水质恶化的严重局面，制约着国民经济持续稳定发展和社会的安定。

由于水体富营养化问题加剧，60年代以来，生物脱氮除磷工艺受到重视，先后开发了SBR和ICEAS序批法、AB法、氧化沟、厌氧-好氧（A1/O）和缺氧一好氧（A2/O）组合工艺。

因此选择合适的污水处理方法缓解用水危机以成为目前亟待解决的问题。

通过短时厌氧环境的生化特性、厌氧/缺氧环境倒置效应和小型系统平行对比试验，较系统地研究了倒置A2/O工艺的原理和工艺特点，在本次的毕业设计中采用实验的方式测算出其条件和效果。

本文就生活污水为研究对象，在传统A2/O工艺的基础上进行改良，将缺氧段和厌氧段互换位置成为倒置A2/O，并且控制运行条件来实现短程硝化-反硝化，并且探讨各种因素对此工艺的影响，对工艺参数进行研究分析其规律[1]。

在倒置A2/O工艺参数沿程变化研究中发现，当好氧区溶解氧浓度存在梯度变化时，其中发生了好氧反硝化反应，其对出水硝态氮的浓度有着明显的影响。

在本文的最后通过倒置A2/O工艺与常规A2/O工艺的对比实验，从技术和经济两方面说明了倒置A2/O工艺的优越性；并对倒置A2/O和传统A2/O两种工艺中相关工艺参数沿程变化的差异进行了比较分析研究。

1.1 水体中氮主要来源、危害及其控制水是我们人类所共有的、有限的资源。

大气中的水分变成雨水降到地表，其中一部分蒸发或者渗入地下，而大部分泄入江河，流到大海，再通过江、海、河、湖返回大气中，形成完整的大自然水循环体系。

生化脱氮工艺1、全程硝化反硝化全程硝化反硝化是目前应用最广时间最久的一种生物法，是在各种微生物作用下,经过硝化、反硝化等一系列反应将废水中的氨氮转化为氮气，从而达到废水治理的目的。

全程硝化反硝化法去除氨氮需要经过两个阶段：硝化反应：硝化反应由好氧自养型微生物完成，在有氧状态下，利用无机氮为氮源将NH 「化成NO-然后再氧化成NO B的过程。

硝化过程可以分成两个阶段。

第一阶段是由亚硝化菌将氨氮转化为亚硝酸盐(NO2),第二阶段由硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐(NO3)0反硝化反应：反硝化反应是在缺氧状态下，反硝化菌将亚硝酸盐氮、硝酸盐氮还原成气态氮(N2)的过程。

反硝化菌为异养型微生物，多属于兼性细菌，在缺氧状态时，利用硝酸盐中的氧作为电子受体，以有机物(污水中的BOD成分)作为电子供体，提供能量并被氧化稳定。

全程硝化反硝化工程应用中主要有AO、A20＞氧化沟等，是生物脱氮工业中应用较为成熟的方法。

全程硝化反硝化法具有效果稳定、操作简单、不产生二次污染、成本较低等优点。

该法也存在一些弊端，如当废水中C/N比值较低时必须补充碳源，对温度要求相对严格，低温时效率低，占地面积大，需氧量大，有些有害物质如重金属离子等对微生物有压制作用，需在进行生物法之前去除，此外，废水中，氨氮浓度过高对硝化过程也产生抑制作用，所以在处理高浓度氨氮废水前应进行预处理，使氨氮废水浓度小于500mg∕L传统生物法适用于处理含有有机物的低浓度氨氮废水,如生活污水、化工废水等。

2、同步硝化反硝化(SND)当硝化与反硝化在同一个反应器中同事进行时，称为同时消化反硝化(SND)。

废水中的溶解氧受扩散速度限制在微生物絮体或者生物膜上的微环境区域产生溶解氧梯度，使微生物絮体或生物膜的外表面溶解氧梯度，利于好氧硝化菌和氨化菌的生长繁殖，越深入絮体或膜内部，溶解氧浓度越低，产生缺氧区，反硝化菌占优势，从而形成同时消化反硝化过程。

影响同时消化反硝化的因素有PH值、温度、碱度、有机碳源、溶解氧及污泥龄等。

倒置A2/O工艺对生活污水生物脱氮运行条件及效果研究引言水是人们生活中不可缺少的东西，它直接关系到人们的日常生活，还是农业、工业、水产和各种生产的重要资源。

随着工农业生产和城市建设的发展，人口的增长，人民生活水平的提高，用水量和污水排放量都大幅度增加，由于大量的工业废水和生活污水排入河流水体，使水环境质量严重恶化、地表水和地下水受到不同程度的污染，加之节约用水和水源保护还存在着一定的问题，致使水资源形成数量不丰，水质恶化的严重局面，制约着国民经济持续稳定发展和社会的安定。

由于水体富营养化问题加剧，60年代以来，生物脱氮除磷工艺受到重视，先后开发了SBR和ICEAS序批法、AB法、氧化沟、厌氧-好氧（A1/O）和缺氧一好氧（A2/O）组合工艺。

因此选择合适的污水处理方法缓解用水危机以成为目前亟待解决的问题。

通过短时厌氧环境的生化特性、厌氧/缺氧环境倒置效应和小型系统平行对比试验，较系统地研究了倒置A2/O工艺的原理和工艺特点，在本次的毕业设计中采用实验的方式测算出其条件和效果。

本文就生活污水为研究对象，在传统A2/O工艺的基础上进行改良，将缺氧段和厌氧段互换位置成为倒置A2/O，并且控制运行条件来实现短程硝化-反硝化，并且探讨各种因素对此工艺的影响，对工艺参数进行研究分析其规律[1]。

在倒置A2/O工艺参数沿程变化研究中发现，当好氧区溶解氧浓度存在梯度变化时，其中发生了好氧反硝化反应，其对出水硝态氮的浓度有着明显的影响。

在本文的最后通过倒置A2/O工艺与常规A2/O 工艺的对比实验，从技术和经济两方面说明了倒置A2/O工艺的优越性；并对倒置A2/O和传统A2/O 两种工艺中相关工艺参数沿程变化的差异进行了比较分析研究。

1绪论1.1 水体中氮主要来源、危害及其控制水是我们人类所共有的、有限的资源。

大气中的水分变成雨水降到地表，其中一部分蒸发或者渗入地下，而大部分泄入江河，流到大海，再通过江、海、河、湖返回大气中，形成完整的大自然水循环体系。

新型生物脱氮工艺摘要：本论文介绍几种新型的生物化脱氮工艺，其中有新型脱氮工艺：短程硝化反硝化, 同时硝化反硝化, 厌氧氨氧化, 固定化微生物脱氮技术工艺等几种。

关键词：生物脱氮工艺短程硝化反硝化同时硝化反硝化厌氧氨氧化1.短程硝化反硝化短程硝化反硝化生物脱氮（shortcut nitrification denitrification）是由荷兰Delft技术大学开发出来的脱氮新工艺[1-3]。

其基本原理是将NH3-N氧化控制在亚硝化阶段，然后进行反硝化。

反应方程式可表示为：(2-15)(2-16) 短程硝化反硝化的生物脱氮途径与传统硝化反硝化相比，在处理高浓度有机氮废水中具有潜在的优势：⑴短程硝化反硝化生物脱氮比传统硝化反硝化生物脱氮节省了25%的耗氧量；⑵在反硝化过程中是以有机碳源作为电子供体,短程硝化反硝化仅需传统硝化反硝化60%的有机碳源,节省了40%的碳源。

理论上计算,传统硝化反硝化C/N为2.86:1,短程硝化反硝化C/N为1.71:1,即较低的C/N下就可以实现短程硝化反硝化反应；⑶缩短了反应历程,提高了脱氮效率。

在好氧过程中短程硝化反硝化生物脱氮比传统硝化反硝化生物脱氮减少了由NO2－-N氧化为NO3－-N的过程，缩短了总的反应历程。

另外,在短程硝化反硝化过程中由于省去了由NO3－-N到NO2－-N这一转化过程,反硝化碳源不再为硝酸盐还原菌优先利用,也不存在硝酸盐还原酶对亚硝酸盐还原酶的竞争性抑制,加速了脱氮效率。

2.同时硝化反硝化同时硝化反硝化（simulataneous nitrification denitrification）工艺，简单地说，是在同一个反应器中同时实现硝化和反硝化。

Munch.Elisabeth V等研究了SBR法中的同时硝化反硝化现象[4。

G.Bertanza运用延时曝气法对废水处理过程中的同时硝化反硝化现象进行了三年的研究[5]。

试验结果表明：处理系统中的氧化还原电位在120～180mv范围内（此时DO浓度均在1.5mg/L以下）同时硝化反硝化的处理效果最好，总氮去除率可达到60%～70%。

新型生物脱氮工艺的简介摘要：水体中的氮素污染越来越严重。

传统生物脱氮工艺在废水脱氮过程中发挥着重要的作用，但也暴露出成本高、脱氮效率低等缺点。

随着生物脱氮新技术如亚硝酸型硝化反硝化技术、厌氧氨氧化技术的发展，生物脱氮新工艺也越来越多的受到研究者的关注。

本文主要介绍了亚硝化脱氮工艺（SHARON）、厌氧氨氧化工艺（ANMAMOX）、亚硝化-厌氧氨氧化组合工艺（SHARON-ANAMMOX）、全程自养脱氮工艺（CANON）、限制自养硝化反硝化工艺（OLAND）。

分别阐述了各工艺的原理、影响因素、运行特性、应用状况等。

最后，简单叙述了各工艺的区别和联系，对各种工艺的操作参数进行了比较和概括。

关键词：SHARON；ANMAMOX；SHARON-ANAMMOX；CANON；OLAND1.引言传统的生物脱氮理论包括硝化和反硝化两个过程，分别由自养型硝化菌和异氧型反硝化菌完成。

传统生物脱氮工艺需要消耗大量的溶解氧、碳源，造成较高的运行成本。

随着近代生物学和生物技术的发展，以及污水生物脱氮工程实践中出现的新的问题和现象，国内外学者提出了一些脱氮理论的新认识，并逐渐形成了生物脱氮新的理论。

基于这些生物脱氮新理论，废水生物脱氮新技术也有了较快的发展。

在亚硝酸型硝化反硝化技术和厌氧氨氧化技术发展的基础上，出现了一些新的生物脱氮工艺。

这些生物脱氮工艺包SHARON、ANMAMOX、SHARON-ANAMMOX、OLAND、CANON等。

2.Sharon工艺SHARON（single reactor for high ammonia removal over nitrite）即亚硝化脱氮工艺，是荷兰Delft 技术大学1997 年提出并开发的一种新型生物脱氮技术[1]。

其基本原理是在同一个反应器内，在有氧的条件下，自养型亚硝酸菌将NH4+转化为NO2﹣，然后在缺氧的条件下，异氧型反硝化菌以有机物为电子供体，以NO2﹣为电子受体，将NO2﹣转化为N2。

生物脱氮新技术★废水物化脱氮技术1.空气吹脱法：利用废水中所含氨氮的实际浓度和平衡浓度之间存在的差异，在碱性条件下用空气吹脱，使废水中的氨氮不断地由液相转移到气相中，达到从废水中去除氨氮目的。

2.折点氯化法：将氯气或次氯酸钠投入污水，将废水中的氨氮氧化成N2的化学脱氮工艺。

可作单独工艺，也可对生物脱氮工艺的出水进行深度处理。

出水可控制氨氮在0.1mg/L。

3.选择性离子交换法：离子交换中固相交换剂和废水中NH4+间进行化学置换反应。

设备简单、易于操作，效率高；离子交换剂用量大，需频繁再生。

对废水预处理要求高，运行成本高。

4.化学沉淀法：投加Mg2+和PO43+，使之与氨氮生成难溶复盐MgNH4PO4·6H2O沉淀物，从而达到脱氮目的。

可以处理各种浓度的氨氮废水，特别是高浓度氨氮废水。

5.化学中和法：浓度大于2%-3%的氨的碱性废水要先考虑回收利用，制成硫铵。

不易回收的可与酸性水或废气（CO、CO2、SO2）中和，若中和后达不到要求，补加化学药剂再中和。

6.乳化液膜分离法：含氨废水以选择透过液膜为分离介质，在液膜两侧通过被选择透过物质（NH3）浓度差和扩散传递为推动力，使透过物质（NH3）进入膜内，达到分离的目的。

第一部分★传统废水生物脱氮过程和原理1.2.3.素矿化。

微生物：细菌、各种霉菌。

硝化作用指微生物将NH4+氧化成NO2-，再进一步氧化成NO3-的过程。

微生物：亚硝化菌：亚硝化单胞菌（Nitrosomonas），将NH4+氧化成NO2-；硝化菌：硝化杆菌（Nitrobacter），将NO2-氧化成NO3-。

(自养型微生物）反硝化作用将NO3-或NO2-还原成N2或N2O的过程。

微生物：硝化菌（异养型微生物）二、影响因素⑴ pH：通常把硝化段运行的pH控制在7.2-8.2，反硝化段pH控制在7.5-9.2 。

⑵温度：硝化反应适宜温度为30～35℃，在此范围反应速率随温度升高而加快。

新型生物脱氮工艺摘要介绍六种新型生物脱氮工艺的基本原理和研究现状。

随后介绍新型生物脱氮工艺的原理和特征及工艺的发展前景。

关键词SHARON工艺；ANAMMOX工艺；SHARON-ANAMMOX组合工艺；OLAND 工艺；CANON工艺；随着现代工业的不断发展、化肥的普遍应用及大量生活污水的排放，废水中的氮污染日益严重。

各种水体富营养污染事件频繁爆发，破坏了水体原有的生态平衡，严重污染了周围环境。

我国作为水资源十分短缺的国家，严格控制脱氮污水的超标排放是十分必要的。

对于氮素污染的治理，国内外常见的工程技术有空气吹脱法、选择性离子交换法、折点氯化法、磷酸铵镁沉淀法、生物脱氮法等。

其中，生物脱氮法使用范围广，投资及运转成本低，操作简单，无二次污染，处理后的废水易达标排放，已成为脱氮常用处理方法。

1 传统生物脱氮工艺传统生物脱氮一般包括硝化和反硝化两个阶段，分别由硝化菌和反硝化菌完成。

硝化反应是由一类化能自养好样的硝化细菌完成，主要包括两个步骤：第1步称为亚硝化过程，由亚硝酸菌将氨态氮转化为亚硝酸盐；第2步称为硝化过程，由硝酸菌将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐。

反硝化作用是在厌氧或缺氧条件下反硝化菌把硝酸盐转化为氮气排除。

该转化过程有许多中间产物，如HNO2、NO2和N2O。

反硝化菌多数是兼性厌氧菌，在无分子态氮存在的环境下，利用硝酸盐作为电子受体，有机物作为碳源和电子供体提供能量并被转化为CO2、H2O。

传统生物脱氮工艺在废水脱氮方面起到了一定的作用，但任存在以下问题[1]：（1）在低温冬季硝化菌群增殖速度慢且难以维持较高的生物浓度。

造成系统总水力停留时间（HRT）长，有机负荷较低，增加了基建投资和运行费用。

（2）硝化过程是在有氧条件下完成的，需要大量的能耗；（3）反硝化过程需要一定的有机物，废水中的COD经过曝气有一大部分被去除，因此反硝化时往往要另外加入碳源；（4）系统为维持较高生物浓度及获得良好的脱氮效果，必须同时进行污泥回流和硝化液回流，增加了动力消耗及运行费用；（5）抗冲击能力弱，高浓度氨氮和亚硝酸盐进水会抑制硝化菌的生长；（6）为中和硝化过程产生的酸度，需要加碱中和，增加了处理费用；2SHARON工艺2.1 SHARON工艺的研发SHARON(Single reactor for High activity Ammonia Removal Over Nitrite)工艺是荷兰Delft技术大学开发的一种新型的脱氮工艺[2]。