养反硝化脱氮技术是一种无需外加有机碳源即可实现水中硝态氮深度去除的滤料术。
自养反硝化技术的核心是自主研发的耦合生物电子载体、功能菌剂和非碳源依赖型深度脱氮工艺系统。利用无机碳(CO2、HCO3-、CO32-)作为碳源,主要以无机物(S、S2-、H2、S2O32-、Fe、Fe2+、NH4+等)作为硝酸盐氮还原的电子供体完成微生物新陈代谢,将缺少有机碳源的硝酸盐氮污染的水中的NO3–N还原为N2。在耦合生物电子载体中,碱度供体均匀分布可以有效平衡脱氮过程的酸碱度,实现生物活性的自维持;多元电子供体的引入,可以有效促进微生物的代谢偶联作用,实现脱氮反应过程的自激活。
硫自养反硝化工艺的改造优势:
滤料处理负荷高,滤料替代后确保滤池日处理量不发生变化。
滤料原位替代,利用原有冲洗装置,无需增加设备,改造简单。
硫自养反硝化见效快,可序批式实现无接缝衔接硫自养反硝化技术与其他自养反硝化技术相比,被作为电子供体的还原形态的硫化物廉价易得,受水质影响小,且易于被利用,因此反硝化硫自养技术一直以来就被看做是在处理低C/N污水时用来替代传统异养反硝化工艺的佳工艺之一。并且由于硫自养反硝化过程中包含了S的氧化和N的还原过程。目前,硫自养反硝化多应用于深度脱氮领域,有些污水处理厂的深度脱氮工艺采用了硫自养反硝化滤池。替代了传统的异养反硝化滤池。
硫自养反硝化中硫形态的分类
硫离子(S2-)
含有S2-的废水对环境有着较大的危害。污水中的S2-会对管道产生腐蚀,减少管道寿命,在输送过程中水解还会产生H2S气体,散发臭味的同时还具有一定的毒性。利用S2-做为硫自养反硝化的硫源可以将二者同时去除,可以达到以废治废的效果,反应方程式如下所示。
NO3-+ 0.70S2-+0.997H++0.131CO2→
0.70SO42-+0.50N2+0.406H2O+0.026C5H7O2N
硫自养反硝化中硫形态的硫自养反硝化多应用于深度脱氮领域,硫代硫酸钠
Na2S2O3为电子供体具有溶解度高、传质好、成本低等优点,且对系统的pH影响较小,被大量研究证明是效果好的硫源,以Na2S2O3为硫源的反硝化方程式如下所示。
0.844S2O32-+NO3-+0.347CO2+0.086HCO3-+0.0086NH4++0.434H2O→
1.689SO42-+0.500N2+0.086C5H7O2N+0.697H+
硫自养反硝化的优点
1、无需投加碳源,节省了碳源的消耗;
2、填料自身消耗,无需更换,直接投加;
3、无碳源穿透的问题,防止出水COD升高!
硫自养反硝化反应多为产酸反应,反应过程中pH变化较大,而微生物的适宜pH区间较小,pH的变化会对系统的脱氮效率产生较大的影响。车轩等研究发现脱氮硫杆菌生长的适pH为6.8~7.0,李天昕等发现S/石灰石滤柱在pH=7.0时系统有大的TN去除率,Liu等研究发现在pH小于6.7时,系统的比反硝化速率会快速下降。因此,硫自养反硝化的适pH值约为7.0。
温度对于硫自养反硝化过程是一个重要的环境因素,对细菌的生长和反硝化的速率有明显的影响。车轩等研究提出脱氮硫杆菌适的生长温度为29.5 ℃,适的反硝化温度为32.8 ℃;张晓晨等试验发现温度在30 ℃~35 ℃条件下有高的硝酸盐去除率;Donovan等指出脱氮硫杆菌在28 ℃~32 ℃范围内活性较好;牛建敏等筛选出的菌种在20.0 ℃~35.0 ℃范围内有较好的效果。由此可知,硫自养反硝化的适温度在30 ℃左右。
硫自养反硝化的优缺点
1、填料板结堵塞问题,生物膜容易堵塞填料,使脱氮效率下降,需要频繁反洗;
2、出水硫酸盐含量增加;
3、填料成本较高,一次性投入大!