水体微生物脱氮技术研究

武智 石晶晶

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随着社会和工业的进步，越来越多的含氮废水进入自然水体，而氮含量超标易造成赤潮和水体富营养化，严重破坏水环境平衡，从而威胁人类健康。因此，高效去除水体氮污染也逐渐成为人们研究的热点。本文对含氮废水的处理技术和工艺进行了概述，以提供含氮废水处理的新思路。

一、含氮废水处理现状

目前，常用的除氮方法主要有物理法、化学法、物理化学法和生物脱氮法。其中化学法和物化法仅对氮元素进行了转移或形态转变，无法彻底去除，而且涉及专业操作繁杂、运行成本高，易产生二次污染，故在实际运用中受到一定限制。微生物脱氮技术作为一种经济、有效的脱氮方法，备受人们关注[1]。目前，生物脱氮技术的研究，从原理上可分为传统硝化反硝化、短程硝化反硝化、同时硝化反硝化、厌氧氨氧化、好氧反硝化、生物强化和自养反硝化法等，随着人们对其研究不断深入，日渐成为主流处理工艺。

二、微生物脱氮新工艺

①短程硝化反硝化工艺

短程硝化反硝化是通过控制反应条件，将硝化过程控制在氨氮氧化到亚硝酸盐氮，最终转化为氮气的过程。荷兰Dem工业大学根据短程硝化反硝化原理开发了SHARON工艺.该工艺的成功之处在于巧妙的运用了亚硝酸菌和硝酸菌的不同生长速率，即在较高温度下硝酸菌的生长速率明显低于亚硝酸菌的生长速率。因此，通过控制就可以自然淘汰掉硝酸菌，使反应器中的亚硝酸菌占绝对优势，从而使氨氧化控制在亚硝酸盐阶段，并通过间歇式曝气达到反硝化目的[2]。OLA ND工艺是由比利时Gent微生物生态实验室开发的一种限制性自养亚硝化工艺[3]。该工艺是在溶解氧受限制的条件下，利用亚硝化细菌和硝化细菌代谢活性及溶解氧亲和力不同的动力学特征，将废水中的部分NH4+-N氧化为-N，然后利用NO2--N作为电子受体将剩余的NH4+-N氧化为N2。OLA ND工艺就是利用这两类菌动力学特性的差异实现了淘汰硝酸菌,使亚硝酸大量积累。

②厌氧氨氧化工艺

厌氧氨氧化是以二氧化碳为碳源，通过微生物作用将铵根离子和硝酸根离子转化为氮气的过程。Jetten等[4]人将厌氧氨氧化工艺（Anammox）与短程硝化反硝化工艺（Sharon）组合，将短程硝化反硝化的出水作为厌氧氨养化的进水，通过对短程硝化反硝化工艺的控制，使出水中NH4+与NO2-比例为1:1进行厌氧氨氧化反应，氨氮去除率达到100%。我国辽宁科技大学的研究人员在实验室研究[5]的基础上，采用Sharon-Anammox工艺对辽宁丹东焦化厂污水处理站原有的A2/O工艺进行改造，得出经处理后，氨氮去除率达到98～100%的结论。

③同时硝化反硝化

同时硝化反硝化，即在同一个反应器内同时进行硝化和反硝化反应。该技术在生物膜反应器、活性污泥系统(氧化沟、SBR)以及各种组合工艺中均可以发生，与传统生物脱氮工艺相比，其具有保持反应器中p H值稳定，无需外加碱剂，节省运行费用的特点。许晓毅等[6]通过改进OG O反应器内同心圆内隔墙结构和混合液回流的设备配置，研制了OG O新型反应器，同时硝化反硝化作用就是OGO工艺生物脱氮的主要途径之一。刘福利等[7]采用同时硝化反硝化工艺处理石油工业废水，氨氮去除率高达99.0%以上。

④微生物强化技术

微生物强化技术即通过投加介体类物质，催化微生物反硝化的进程，提高脱氮效率。王竞等[8]采用电聚合方法固定蒽醌2，6-二磺酸钠催化强化硝基化合物的降解，可提高降解速率1-3倍，并在重复利用十次之后，仍保持稳定的催化效能。

结语

面对日益严格的环保标准，传统生物脱氮技术因工艺冗长，脱氮效率低，且受季节影响较大，出水水质差等原因，正被新的处理工艺所替代，通过深入研究微生物脱氮的原理和转化机制，开发处理效率高、运行费用低和适于实际应用的新工艺将成为今后研究的热点。

[1]杨家澍，王留成，李国顺等.水中亚硝酸盐净化处理研究进展.郑州大学学报（工学版），2002,23(4):102-106.

[2]刘晓东,段亚萍.短程硝化反硝化生物脱氮技术研究.沈阳大学学报.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]吕艳丽，单明军，王旭，等.短程厌氧氨氧化处理焦化废水的研究.冶金能源，2007,26(5):55-58.

[6]许晓毅，罗固源，吴淑嫒.OGO工艺同步硝化一反硝化生物脱氮特性.水处理技术，2007,33(4):18-20.

[7]刘福利,高庆然,欧焕辉,等.用同时硝化-反硝化工艺处理含氨废水。齐鲁石油化工,2010,38(3):208-210.

[8]王竞，李丽华.吕红等电聚合固定化介体催化强化2,6-二硝基甲苯生物还原，大连理工大学学报,2010,50(6)877-882.