氨氮、廢、水處理一直是化工環(huán)?？蒲械闹匾n題之一。在氮素污染物的控制中，國(guó)內(nèi)外主要采用生物脫氮技術(shù)，研究的熱點(diǎn)集中在如何改進(jìn)傳統(tǒng)的硝化一反硝化工藝。尤其是高氨氮、低碳源廢水，急需解決反硝化過(guò)程中碳源不足、總氮去除率不高等問(wèn)題，從而為高濃度氨氮廢水的生物脫氮提供可行的途徑。

1 高氨氮、低碳源廢水的來(lái)源

（1 ）焦化廢水。焦化廢水中含有高濃度的氨氮和難降解的有機(jī)物，進(jìn)人生化裝置的污水中COD一般在1200一1300mg/L， BOD5/COD為0.3一0.4氨氮質(zhì)量濃度一般為200一700mg/L。經(jīng)過(guò)生化處理后的外排水中COD均在250 -400mg幾，難以達(dá)到規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，氨氮除作為營(yíng)養(yǎng)鹽消耗外，幾乎不被去除。

（2 ）味精廢水。味精生產(chǎn)過(guò)程中使用大量的液氨，使排放廢水中的氨氮超標(biāo)。離子交換提取后排出的母液，COD為35-65g幾，經(jīng)硅藻土吸附、聚合硫酸鋁混凝處理后，COD仍高達(dá)20一30g/L，氨氮質(zhì)量濃度在5一6g/L左右。

（3） 垃圾滲濾液。垃圾滲濾液的成分相當(dāng)復(fù)雜，不僅含有高濃度的有機(jī)物，而且還含有高濃度的氨氮、堿和重金屬等。在垃圾填埋初期，垃圾滲濾液的可生化性較好，BOD5/COD達(dá)0.7左右。但隨著垃圾填埋時(shí)間的延長(zhǎng)，垃圾滲濾液的COD降低（5.10mg/L），其中生物難降解的成分增加，可生化性下降，BOD5 /COD較低（0.1—0.3）；同時(shí)氨氮質(zhì)量濃度增加，高達(dá)1—2g/L，C與N質(zhì)量比小于3。

（4） 化肥廢水?；蕪U水中氨氮質(zhì)量濃度為500一700mg/L，部分高達(dá)1一2g /L，COD為400一500mg/L，C與N質(zhì)量比很低。

（5） 煤氣廢水。煤氣在洗滌、冷卻、凈化過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量成分復(fù)雜的廢水，廢水中COD及氨氮濃度較高，COD為1200一1400mg/L，BODS為400-500mg/L，氨氮質(zhì)量濃度為20一250mg/L，C與N質(zhì)量比約為2L73。

（6 ）養(yǎng)殖廢水厭氧消化液。豬場(chǎng)廢水經(jīng)過(guò)厭氧處理后，COD為1000-v1500mg/1，由于大部分可降解的有機(jī)物在厭氧處理階段被去除，厭氧消化液的BOD5/COD降為0.19，可生化性很差。同時(shí)厭氧處理階段對(duì)氨氮不但沒(méi)有去除，反而使其有所上升，氨氮質(zhì)量濃度高達(dá)700-800mg/L，C與N質(zhì)量比僅為0.2—0.3。

2 傳統(tǒng)生物脫氮工藝存在的問(wèn)題

（1）硝化菌群增殖速度慢且難以維持較高生物濃度，造成系統(tǒng)總水力停留時(shí)間長(zhǎng)，有機(jī)負(fù)荷較低，增加了基建投資和運(yùn)行費(fèi)用；（2）硝化過(guò)程是在有氧條件下完成的，需要大量的能耗；（3）反硝化過(guò)程需要一定的有機(jī)物，廢水中的COD經(jīng)過(guò)曝氣大部分被去除，因此需要外加碳源；（4）要保持系統(tǒng)較高的生物濃度并獲得良好的脫氮效果，必須同時(shí)進(jìn)行污泥回流和硝化液回流，增加了動(dòng)力消耗和運(yùn)行費(fèi)用 ；（5）抗沖擊能力弱，高濃度氨氮和亞硝酸鹽會(huì)抑制硝化菌的生長(zhǎng)；（6）為中和硝化過(guò)程產(chǎn)生的酸度，需要加堿中和，增加了處理費(fèi)用。傳統(tǒng)的生物脫氮過(guò)程由硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其反應(yīng)的進(jìn)行受到一定制約：

一方面，自養(yǎng)硝化菌在大量有機(jī)物存在的條件下，對(duì)氧氣和營(yíng)養(yǎng)物的競(jìng)爭(zhēng)不如好氧異養(yǎng)菌，從而導(dǎo)致異養(yǎng)菌占優(yōu)勢(shì)，使得氨氮不能很好地轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽或硝酸鹽；另一方面，反硝化需要一定的有機(jī)物作電子供體上述硝化菌和反硝化菌的不同要求導(dǎo)致了生物脫氮反應(yīng)器的不同組合，如硝化與反硝化由同一污泥完成的單一污泥工藝和由不同污泥完成的雙污泥工藝。前者通過(guò)交替的好氧區(qū)和厭氧區(qū)來(lái)實(shí)現(xiàn)，后者則通過(guò)使用分離的硝化和反硝化反應(yīng)器來(lái)完成。如果硝化在后，需要將硝化出水回流；如果硝化在前，需要外加碳源作電子供體，增加處理成本。這種兩難處境在氨氮濃度低的城市污水處理中表現(xiàn)得還不是很明顯，但在高氨氮、低碳源廢水生物脫氮處理中則表現(xiàn)得很突出。許多研究者認(rèn)為，在實(shí)際廢水生物脫氮過(guò)程中，只有當(dāng)C與N質(zhì)量比大于4時(shí)，才能滿足反硝化菌對(duì)碳源的需要，達(dá)到脫氮的目的。對(duì)于高氨氮、低碳源廢水，由于廢水中C與N質(zhì)量比偏低，廢水本身所能提供的碳源不能滿足

反硝化的要求，因此總氮去除率不高。這就是采用傳統(tǒng)的生物脫氮工藝處理高氨氮、低碳源廢水時(shí)遇到的大的困難。

3 高氮低碳廢水生物脫氮技術(shù)的研究進(jìn)展

近些年來(lái) ，生物脫氮理論有了許多進(jìn)展，人們?cè)噲D從各個(gè)方面突破生物脫氮的困境，如開(kāi)發(fā)短程硝化一反硝化脫氮工藝；發(fā)現(xiàn)了氨與亞硝酸鹽/硝酸鹽在缺氧條件下被同時(shí)轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾纳锘瘜W(xué)過(guò)程，這一過(guò)程被稱為厭氧氨氧化；將兩種工藝組合產(chǎn)生了一種全新的生物脫氮工藝，即半硝化一厭氧氨氧化工藝，其在需氧量和外加碳源上具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)，具有廣泛的應(yīng)用前景。

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