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厌氧氨氧化与短程硝化反硝化的区别!

发布时间:2021-1-6 15:40:10  来源:  作者:

厌氧氨氧化与短程硝化反硝化的区别,很多小伙伴容易搞混,本文从两个工艺本身的原理出发写一写两个工艺的异同点!

 

短程硝化反硝化

 

生物脱氮包括硝化和反硝化两个反应过程,第一步是由亚硝化菌将nh4 -n氧化为no2--n的亚硝化过程;第二步是由硝化菌将no2--n氧化为氧化为no3--n的过程;然后通过反硝化作用将产生的no3n经由no2--n转化为n2no2--n是硝化和反硝化过程的中间产物。通过硝化过程中no2--n积累的现象,提出了短程硝化反硝化脱氮的概念。如下图所示。

 

                    

 

比较两种途径,很明显,短程硝化反硝化比全程硝化反硝化减少了no2-no3-no3- no2-两步反应,这使得短程硝化反硝化生物脱氮具有以下优点:

 

1、可节约供氧量25%。节省了no2-氧化为no3-的好氧量。

 

2、在反硝化阶段可以节省碳源40%。在c/n比一定的情况下提高了tn的去除率。并可以节省投碱量。

 

3、由于亚硝化菌世代周期比硝化菌短,控制在亚硝化阶段可以提高硝化反应速度和微生物的浓度,缩短硝化反应的时间,而由于水力停留时间比较短,可以减少反应器的容积,节省基建投资,一般情况下可以使反应器的容积减少30%~40%

 

4、短程硝化反硝化反应过程在硝化过程中可以减少产泥25%~34%,在反硝化过程中可以减少产泥约50%。 由于以上的优点,使得短程硝化-反硝化反应尤其适应于低c/n比的废水,即高氨氮低cod,既节省动力费用又可以节省补充的碳源的费用,所以该工艺在煤化工废水方面非常可行。

 

厌氧氨氧化

 

本文说的厌氧氨氧化是目前的主流的应用的工艺流程。anammox是在无氧条件下,以氨为电子供体、亚硝酸为电子受体,产生氮气和硝酸的生物反应。anammox包括两个过程:一是分解(产能)代谢,即以氨为电子供体,亚硝酸盐为电子受体,两者以1:1的比例反应生成氮气,并把产生的能量以atp的形式储存起来;二是合成代谢,即以亚硝酸盐为电子受体提供还原力,利用碳源二氧化碳以及分解代谢产生的atp合成细胞物质,并在这一过程中产生硝酸盐。厌氧氨氧化菌 (anaerobic ammonia oxidation bacteria, anaob) 是厌氧氨氧化的实施者。

 

                    

厌氧氨氧化的发生进程主要分为两大步:“第一个过程是部分亚硝化(partial nitritation),在这个过程中只有大约55%的氨氮需要转化为亚硝酸盐氮;第二个过程是厌氧氨氧化(anammox),氨氮在厌氧条件下,被亚硝酸氮作为电子受体,氧化成氮气。因此它也被称作pn/a工艺。

 

在这过程中,大约89%的无机氮都将被转化产生氮气,另外11%的无机氮被转化为硝酸盐氮,与传统硝化反硝化工艺相比,厌氧氨氧化工艺有着巨大的技术优势,其曝气能耗只有传统工艺的55-60%;该工艺几乎无需碳源,如果为了去除硝酸盐产物需要在厌氧氨氧化过程中投加碳源,其投加量也比传统工艺中碳源投加量降低90%;厌氧氨氧化工艺可以减少45%碱度消耗量。同时,厌氧氨氧化工艺的污泥产量也远低于传统脱氮工艺,这将显著降低剩余污泥的处理和处置成本。

 

短程硝化反硝化与厌氧氨氧化的异同点

 

1、影响因素的共同点

 

短程硝化反硝化与厌氧氨氧化的共同点就是短程硝化,所以短程硝化的影响因素是两者相同的地方。

 

1.1、温度的影响 温度对微生物影响很大。亚硝酸菌和硝酸菌的最适宜温度不相同,可以通过调节温度抑制硝酸菌的生长而不抑制亚硝酸菌的方法,来实现短程硝化反硝化过程。国内的高大文研究表明:只有当反应器温度超过28℃时,短程硝化反硝化过程才能较稳定地进行。

 

1.2ph值的影响 ph较低时,水中较多的是氨离子和亚硝酸,这有利于硝化过程的进行,此时无亚硝酸盐的积累;而当ph较高时,可以积累亚硝酸盐。因此合适的ph环境有利于亚硝化菌的生长。ph对游离氨浓度也产生影响,进而也会影响亚硝酸菌的活性,研究表明:亚硝化菌的适宜ph值在8.0附近,硝化菌的ph值在7.0附近。因此,实现亚硝化菌的积累的ph值最好在8.0左右。

 

1.3、溶解氧(do)的影响do对控制亚硝酸盐的积累起着至关重要的作用。亚硝化反应和硝化反应均是好氧过程,而亚硝酸菌和硝酸菌又存在动力学特征的差异:低do条件下亚硝酸菌对do的亲和力比硝酸菌强。可以通过控制do使硝化过程只进行到氨氮氧化为亚硝态氮阶段,从而淘汰硝酸菌,达到短程硝化的目的。

 

1.4、泥龄的影响氨氮的硝化速率比亚硝态氮的氧化速率快,而亚硝酸菌的世代周期比硝化菌的世代周期短,因此可以通过控制hrt使泥龄在亚硝酸菌和硝酸菌的最小停留时间之间,使亚硝酸菌成为优势菌种,逐步淘汰硝酸菌。

 

2、影响因素的不同点

 

污水中含有的cod 有助于异养反硝化菌的生长并对anammox 过程形成抑制,只有当cod 被前者消耗至较低水平时anammox 过程才有可能占主导。这一问题在高强度城市污水的处理中尤为突出。研究指出,在25℃环境下,如果原水的c/n 0.5,则anammox 与异养反硝化过程可以和谐共存,不会导致脱氮效果下降。而反硝化必须有碳源的存在,并且需要控制cn2-4(短程硝化反硝化),所以,碳源对于这两来说是最大的不同点!

 

3、环境的异同点

 

厌氧氨氧化与短程硝化反硝化中的反硝化都是缺氧环境,这一点小伙伴要注意,厌氧氨氧化也是缺氧环境(亚硝酸盐环境),只不过开始取名的时候不知道其原理,而导致的误区!两者缺氧环境中orp(氧化还原电位)控制是不同的,因为有碳源的要求的不同,加上亚硝酸盐的氧化和还原性的两面性,短程硝化反硝化的反硝化池orp控制比厌氧氨氧化低很多,这是两者缺氧环境的不同。

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