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厭氧氨氧化技術的研發與應用
文章來源:    文章作者:    發布時間:2020-04-02 15:13:00    點擊數:    

        隨著人類社會的不斷進步經濟發展,氮污染也在加劇,導致水污染狀況越來越嚴重。各種不同形式的氮化合物進入水體后引起了嚴重的水體氮污染,使得水體富營養化。氨氮作為水體氮素污染的主要形式,在我國各大水域位居前列,如何更好的處理氨氮廢水是當研究的一個熱點。

生物脫氮技術除了傳統的硝化反硝化技術,厭氧氨氧化技術逐漸的發展起來。厭氧氨氧化技術是指在厭氧的條件下,厭氧氨氧化菌直接利用污染物中的物質發生的電子交換過程,氨氮可以提供電子,亞硝態氮接受電子,通過自身的轉化將氮素轉變為氮氣的一個過程。在整個反應過程中,不需要外加碳源以及供,能夠高效率的脫除氮素,節省運行成本。厭氧氨氧化反應對于低碳氮比、高氨氮廢水有很高的處理效率。

厭氧氨氧化反應的基本公式:

NH4++1.32NO2-+0.066CO2+0.13H+→1.02N2+0.26NO3- +0.066CH2O0.5N0.15+2.03H2O                                       

大量研究人員通過實驗研究與分析發現,厭氧氨氧化菌物種不止一種,其脫氮途徑也不一樣,厭氧氨氧化菌的脫氮途徑大致可以分為以下幾個部分:首先,氨氮(NH4+-N)在酶的作用下被氧化成羥胺(NH2OH),亞硝態氮(NO2--N)通過酶的作用再與羥胺相結合得到N2O,N2O通過生化反應變成N2。其次,NH4+-N與羥胺相結合生成聯氨(N2H2),  N2H2通過體內酶的作用生成氮氣;最后,亞硝態氮在微生物體內酶的作用下,先轉化為一氧化氮(NO),一氧化氮再被轉化為N2O,進而最終轉化為氮氣。

長期以來,由于厭氧氨氧化反應對溫度、pH、有機物等影響因素要求比較高,同時倍增時間最低為11天,生長較為緩慢,所以對實驗室培養研究和工程應用都有很大的限制。對于一些低碳氮比廢水、低COD高氨氮廢水,目前只能通過傳統生物脫氮技術進行處理,經濟成本、能耗較高。

針對所述限制因素及條件,山東華城集中研發人員力量,通過接種厭氧氨氧化菌種、設計運行反應器、控制厭氧氨氧化菌生長的適宜條件,經過人工模擬廢水的方式,逐步馴化培養出厭氧氨氧化菌,出水氨氮、亞硝態氮濃度較低。在整個過程中無需外加碳源、無需曝氣,節約了脫氮成本。目前,厭氧氨氧化研究在實驗室階段取得較好成果,下一步計劃進行全程自養脫氮技術研究,通過針對某類高氨氮、低碳氮比工業廢水,逐步向處理實際廢水靠近,通過不斷的探索研究實現工程化應用。