短程硝化反硝化生物脱氮技术概述
短程硝化反硝化生物脱氮技术
短程硝化反硝化生物脱氮技术短程硝化反硝化生物脱氮技术引言近年来，随着城市化进程的加快和人口的迅速增长，污水处理厂在城市环境中扮演着至关重要的角色。
污水中氮的浓度过高，容易造成水体富营养化，影响水质，对水生生物和人类健康产生不利影响。
因此，对污水中氮的有效去除成为了污水处理工艺的重要研究方向。
背景氮是一种不可替代的生物元素，对生物体的生长和发育具有重要影响。
然而，过高浓度的氮对水体环境产生负面影响。
目前，世界上使用最广泛的氮去除方法是硝化和反硝化。
传统的污水处理工艺采用全程硝化反硝化技术，即将氨氮通过好氧硝化作用转化为亚硝酸盐，再通过厌氧反硝化作用转化为氮气，从而实现氮的去除。
然而，全程硝化反硝化技术存在几个问题：首先，硝化和反硝化两个过程分开进行，需要两个不同的环境条件，增加了处理工艺的复杂性；其次，亚硝酸盐容易被氧化为硝酸盐，导致氮的去除效率下降；最后，传统工艺通常需要较长的停留时间和大量的废液处理。
短程硝化反硝化生物脱氮技术的原理短程硝化反硝化技术克服了传统全程硝化反硝化的一些不足，在氮的去除效率和处理效果上具有一定的优势。
短程硝化反硝化生物脱氮技术是同时进行硝化和反硝化过程的一种处理方法。
通过合理调节反应器的操作条件和控制意图，可以实现在同一反应器中达到硝化和反硝化的目的。
短程反应器通常使用拟氧条件，提供带氧和无氧环境，从而满足硝化和反硝化反应的需求。
短程硝化反硝化生物脱氮技术的核心是合理控制和利用硝化反硝化菌的转化能力。
传统的全程硝化反硝化中硝化菌主要通过氨氧化过程将氨氮转化为亚硝酸盐，然后反硝化菌将亚硝酸盐通过反硝化过程转化为氮气。
而短程硝化反硝化则是通过单一菌株或混合菌株的双重能力实现硝化和反硝化，从而达到了节约空间和提高氮去除效率的目的。
应用案例短程硝化反硝化生物脱氮技术已经在一些污水处理厂得到了应用，并取得了良好的效果。
以某污水处理厂为例，该处理厂采用了短程硝化反硝化生物脱氮技术，取得了显著的效果。
短程硝化反硝化生物脱氮技术处理垃圾渗滤液的应用
短程硝化反硝化生物脱氮技术处理垃圾渗滤液的应用短程硝化反硝化生物脱氮技术是一种处理含氨废水的高效、经济、环保的方法。
在垃圾渗滤液处理中的应用，可以有效地去除渗滤液中的氨氮、硝态氮等有害物质，达到排放标准，同时利用生物反应器中的微生物降解有机物，进一步净化废水。
垃圾渗滤液是指通过垃圾堆填场下垃圾中所产生的含有有机质、有机氮、氨氮等物质的污水，它具有浓度低、COD高的特点。
传统的垃圾渗滤液处理方法主要采用厌氧消化或曝气生物脱氮法，但存在处理周期长、消耗大量能源和产生二次污染等问题。
而短程硝化反硝化生物脱氮技术能够解决这些问题。
短程硝化反硝化生物脱氮技术是一种同步进行硝化和反硝化反应的方法，通过在同一反应器中引入硝化和反硝化微生物来实现。
在垃圾渗滤液处理过程中，首先将渗滤液进入生物反应器，并添加适量的填料，提供微生物附着生长的载体。
然后，在一定温度和氧气供应条件下，硝化微生物将氨氮转化为亚硝酸盐，同时反硝化微生物将亚硝酸盐转化为氮气释放到大气中，从而实现去氮效果。
短程硝化反硝化生物脱氮技术的优势主要体现在以下几个方面：1. 去氮效果好：短程硝化反硝化生物脱氮技术能够同时进行硝化和反硝化反应，使得废水中的氨氮、硝态氮等有害物质得到有效去除。
与传统的厌氧消化或曝气生物脱氮法相比，去氮效果更好。
2. 能耗低：短程硝化反硝化生物脱氮技术不需要大量的能源供应，只需提供适量的氧气即可。
相比于传统的曝气生物脱氮方法，能耗大大降低。
3. 操作简单：短程硝化反硝化生物脱氮技术的操作相对简单，只需控制好温度和氧气供应即可。
无需增加其他复杂的设备和控制系统。
4. 环保性好：短程硝化反硝化生物脱氮技术由于不需要使用化学药剂或增加其他物质，对环境的影响较小。
通过去除废水中的有机物和氨氮等有害物质，进一步净化了废水。
《2024年短程硝化反硝化生物脱氮技术》范文
《短程硝化反硝化生物脱氮技术》篇一一、引言随着人类社会的高速发展，工业化和城市化进程不断加快，水体富营养化问题日益严重，其中氮污染成为水环境治理的重要难题。
短程硝化反硝化生物脱氮技术作为一种新型的生物脱氮技术，因其高效、节能、环保等优点，受到了广泛关注。
本文将介绍短程硝化反硝化生物脱氮技术的原理、应用及优势，并探讨其发展前景。
二、短程硝化反硝化生物脱氮技术原理短程硝化反硝化生物脱氮技术是指在一定条件下，通过生物反应过程实现氮的去除。
其基本原理包括硝化反应和反硝化反应两个过程。
1. 硝化反应：在好氧条件下，氨氮通过亚硝酸盐型硝化过程被氧化为亚硝酸盐，此过程由亚硝酸盐菌完成。
2. 反硝化反应：在缺氧条件下，亚硝酸盐通过反硝化过程被还原为氮气，从而实现氮的去除。
此过程由反硝化菌完成。
短程硝化反硝化生物脱氮技术的关键在于实现亚硝酸盐的积累，即在硝化过程中将氨氮直接氧化为亚硝酸盐，而非传统意义上的硝酸盐。
这有助于降低能耗，提高反应效率。
三、短程硝化反硝化生物脱氮技术的应用短程硝化反硝化生物脱氮技术已广泛应用于城市污水处理、工业废水处理和农业废水处理等领域。
在城市污水处理中，该技术可有效去除污水中的氮，降低污水排放对环境的污染。
在工业废水处理中，该技术可处理含有高浓度氨氮的废水，如化肥、制药等行业。
在农业废水处理中，该技术可处理养殖业废水，减少氮磷等营养物质的排放，保护水生态环境。
四、短程硝化反硝化生物脱氮技术的优势相比传统生物脱氮技术，短程硝化反硝化生物脱氮技术具有以下优势：1. 节能：通过实现亚硝酸盐的积累，降低了能耗，提高了反应效率。
2. 高效：该技术可快速去除污水中的氮，提高处理效率。
3. 环保：该技术可有效降低污水排放对环境的污染，保护水生态环境。
4. 灵活性：该技术适用于不同来源的废水处理，具有较好的灵活性和适应性。
五、发展前景随着环保意识的不断提高和政策的不断推动，短程硝化反硝化生物脱氮技术将得到更广泛的应用。
生物脱氮除磷 短程硝化反硝化
硝酸菌 反硝化菌
短程硝化反硝化脱氮途径
反应方程式如下：
影响因素
Do浓度
1
污泥泥龄 5
2
自由氨
4
温度
3
pH值
短程硝化反硝化潜在优势
曝气量 • 硝化阶段无需将NO2-氧化成NO3-，节省的曝气量大约占25% • 反硝化阶段直接将NO2-转化为N2，节省大量碳源，大约为40%
碳源
• 亚硝化细菌世代周期比硝化细菌短，缩短硝化反应时间
昔日Dokhaven
荷兰鹿特丹Dokhaven污水处理厂改造工程
设计负荷：47万人口 处理水量：9100m3/h（旱季）
19000m3/h（雨季） 原始处理工艺：AB法（吸附——生物降解工艺）
出水指标和实际出水参数
指标
BOD(mg/L) TKN(mg/L) TN(mg/L) TP(mg/L) SS(mg/L)
1980年设计值 20 20 -* 30
分阶段排放标准 1995年起 20 20 1 30
2006年后 20 20 1 30
处理结果 目前出水水质
4 7.7 24 0.8 2
原始工艺设计（1980年）并未考虑对氮、磷的去除，而新的《市政污水排 放规范》明确规定从1995年起对磷的排放限制，而且从那时起对氮的限制也逐 渐由对TKN 的控制转向对总氮的控制。显然，原始的设计不能满足对营养物去 除的要求，需要进行升级。对脱氮来说，及时对污泥消化液采用了近年在荷兰 研发出来的SHARON和 ANAMMOX工艺。
生物脱氮技术
短程硝化反硝化
目录
CONTENTS
技术原理
技术背景
典型工艺
01 技 术 背 景
污水中氮的主要形态酸 盐氮
短程硝化反硝化与同步硝化反硝化
短程硝化反硝化与同步硝化反硝化短程硝化反硝化与同步硝化反硝化1. 简介短程硝化反硝化和同步硝化反硝化是两种常见的废水处理方法，它们在去除氨氮和硝酸盐方面具有独特的优势。
本文将详细介绍这两种技术的原理、应用领域，并对其效果和限制进行评估。
2. 短程硝化反硝化2.1 硝化反硝化原理短程硝化反硝化是一种将硝化和反硝化两个过程耦合起来，实现废水中氨氮的高效去除的技术。
在短程硝化反硝化过程中，废水中的氨氮首先经过硝化作用被氧化为硝态氮，然后立即发生反硝化作用将硝态氮还原为氮气排出。
2.2 应用领域短程硝化反硝化广泛应用于城市污水处理厂、工业废水处理厂等领域。
它在处理高浓度氨氮废水以及有限操作空间的情况下具有明显的优势。
由于其反应迅速、体积小、投资少的特点，使得短程硝化反硝化成为一种非常经济有效的废水处理方法。
2.3 效果和限制短程硝化反硝化的主要优势在于处理效果显著，能够快速去除废水中的氨氮，达到废水排放标准。
然而，由于该技术对废水中的氨氮浓度要求较高，处理低浓度氨氮废水时效果不明显。
短程硝化反硝化还对温度和pH值等环境因素较为敏感。
3. 同步硝化反硝化3.1 硝化反硝化原理同步硝化反硝化是指在同一处理单元中同时进行硝化和反硝化过程的一种废水处理技术。
该技术通过优化废水处理工艺，加强好氧和厌氧条件下微生物的协同作用，实现氨氮和硝态氮的同时去除。
3.2 应用领域同步硝化反硝化广泛应用于生活污水处理、工业废水处理以及农业废水处理等领域。
由于同步硝化反硝化能够同时去除氨氮和硝态氮，使得废水处理过程更加高效，减少了处理单元的占地面积，降低了处理成本，因而受到了广泛的关注和应用。
3.3 效果和限制同步硝化反硝化的主要优势在于处理效果稳定，同时可以实现氨氮和硝态氮的全面去除。
然而，该技术对微生物的选择性较高，因此在操作和维护时需要严格控制环境因素，以确保微生物的正常生长和活性。
同步硝化反硝化对废水中COD和其他有机物的降解效果较差，需要配合其他技术进行。
短程硝化反硝化生物脱氮技术概述短程硝化反硝化脱氮工艺
短程硝化反硝化生物脱氮技术概述短程硝化反硝化脱氮工艺随着水体受到氮素污染越来越严重，废水脱氮日益受到人们的重视。
其中生物脱氮技术将有机氮和氨氮通过硝化反硝化过程去除具有无可比拟的发展前景。
其中传统的生物脱氮技术认为要完全去除水中的氨态氮就必须要经过完整的硝化与反硝化过程，即以硝酸盐作为硝化的终点和反硝化的起点，这主要是基于要防止对环境危害较大的亚硝酸盐的积累以及对好氧硝化菌和兼性厌氧反硝化菌不能在同一个反应器里同时大量存在的认识导致的。
而现在的大量研究表明，好氧硝化菌和兼性厌氧反硝化菌是可以在同一个反应器里共同起作用的。
因为在整体和每一单元填料表面所附着的生物膜上都存在基质和溶解氧的浓度梯度分布，这就为各种生态类型的微生物在生物膜内不同部位占据优势生态位提供了条件。
由于短程硝化反硝化脱氮比传统的脱氮技术具有很多的优点，因此引起了国内外研究者的广泛关注，对影响短程硝化反硝化的因素以及实现和维持短程硝化反硝化的工艺控制进行了大量的研究。
1.传统硝化反硝化脱氮机理1.1 硝化反应硝化反应是由一类自养耗氧微生物完成的，包括两个步骤：第一步为亚硝化过程，是由亚硝酸菌将氨氮转化为亚硝酸盐；第二步为硝化过程，由硝酸菌将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐，亚硝酸菌和硝酸菌统称为硝化菌，都利用无机碳化合物如CO32-、HCO3-和CO2作为碳源，从NH3、NH4+或NO2-的氧化反应中获取能量。
亚硝酸菌和硝酸菌的特性大致相似，但前者的世代期较短，生长率较快，因此较能适应冲击负荷和不利的环境条件，当硝酸菌受到抑制时，有可能出现NO2-积累的情况。
1.2反硝化反应反硝化反应是由一群异养性微生物完成的生物化学过程，它的主要过程是在缺氧的条件下，将硝化过程中产生的亚硝酸盐和硝酸盐还原成气态氮。
反硝化细菌多数是兼性细菌，有分子态氧存在时，反硝化氧化分解有机物，利用分子氧作为最终电子受体。
在无分子态氧条件下，反硝化菌利用硝酸盐和亚硝酸盐中的N5+和N3-作为电子受体，O2-作为受氢体生成H2O和OH-碱度，有机物则作为碳源和电子供体提供能量，并得到氧化稳定。
短程硝化反硝化生物脱氮技术
短程硝化反硝化生物脱氮技术短程硝化反硝化生物脱氮技术随着城市化进程的不断加快和人口的不断增加，废水处理成为城市环境建设中的一项关键任务。
废水中的氮污染成为严重的环境问题，对水生态系统和人类健康造成了威胁。
因此，寻找高效、经济、可持续的氮污染控制技术变得尤为重要。
短程硝化反硝化生物脱氮技术是一种先进的废水处理技术，可以高效地去除废水中的氮污染物。
其原理是通过调节废水处理系统中的氧气供应条件和生物菌群的运行状态，实现氨氮在较短的时间内从废水中转化为氮气的过程。
这项技术的核心是利用硝化和反硝化两步反应，将废水中的氨氮转化为较为稳定的氮气。
在硝化过程中，废水中的氨氮通过细菌的氧化作用转化为硝酸盐氮，而在反硝化过程中，废水中的硝酸盐氮通过细菌的还原作用转化为氮气。
通过这两个步骤的有机结合，可以高效去除硝酸盐氮和氨氮。
短程硝化反硝化生物脱氮技术具有许多优点。
首先，其技术流程相对简单，操作方便。
其次，该技术过程中的能耗较低，成本相对较低。
另外，短程硝化反硝化生物脱氮技术对氮污染的去除率高，处理效果好，能够将废水中的氮成分降到国家标准以内。
同时，该技术还可以减少化学药剂的使用，降低化学药剂对环境的污染。
然而，短程硝化反硝化生物脱氮技术仍然面临一些挑战和问题。
首先，该技术对于废水中的有机物浓度要求较高，当有机物浓度较低时，可能会导致废水处理效果不佳。
其次，由于生物反应器中的生物菌群对外界环境的影响较为敏感，当环境条件发生变化时，可能导致生物菌群的运行状态发生不稳定，进而影响整个处理系统的效果。
因此，为了更好地应对这些问题，我们需要采取一系列的优化措施。
首先，可以通过提高废水有机物浓度、调整操作参数、增加气体供应以及提高生物菌群的抗冲击能力等措施，来提高技术的处理效果。
其次，可以采用生物膜反应器等工艺改进手段，来提高处理系统的稳定性和抗干扰能力。
总之，短程硝化反硝化生物脱氮技术是一种高效、经济、可持续的废水处理技术，对解决废水中的氮污染问题具有重要意义。
短程硝化反硝化生物脱氮技术
短程硝化反硝化生物脱氮技术简介：是一种高效的生物处理技术，用于处理含高浓度氨氮的废水。
本文将介绍的原理、应用、优缺点以及未来发展方向。
一、原理是利用硝化细菌和反硝化细菌的协同作用，将废水中的氨氮转化为氮气释放。
整个过程可以分为两步：硝化和反硝化。
硝化指的是将废水中的氨氮通过硝化细菌氧化为亚硝酸盐，进一步氧化为硝酸盐的过程。
这一步在好氧条件下进行，需要提供足够的氧气供给。
反硝化指的是将硝酸盐通过反硝化细菌还原为氮气并释放到大气中的过程。
这一步在缺氧条件下进行，需要消耗有机物作为电子供体。
二、应用1. 功能与特点在处理含高浓度氨氮废水时具有以下功能与特点：（1）高效除氮：该技术能够将氨氮转化为氮气释放，实现高效除氮，将废水中的氨氮浓度降低至国家排放标准以下。
（2）占地面积小：相比传统的生物脱氮技术，短程硝化反硝化技术所需的处理设施相对较小，能够节约占地面积和投资成本。
（3）适用范围广：该技术适用于各类含高浓度氨氮的废水，如城市生活污水、养殖废水等。
2. 应用案例在各个领域得到了广泛应用。
（1）城市生活污水处理：城市污水处理厂采用该技术对处理前的生活污水进行处理，将废水中的氨氮降低至符合排放标准。
（2）养殖废水处理：养殖业废水中含有大量的氨氮，使用该技术可以将废水中的氨氮转化为氮气释放，减少对水环境的污染。
（3）工业废水处理：一些工业废水中含有高浓度氨氮，采用短程硝化反硝化技术可实现高效除氮。
三、优缺点1. 优点（1）高效除氮：短程硝化反硝化技术能够将氨氮转化为氮气释放，实现高效除氮。
（2）占地面积小：相比传统的生物脱氮技术，所需处理设施相对较小，能够节约占地面积和投资成本。
（3）处理效果稳定：短程硝化反硝化技术对氨氮的去除效果较为稳定，能够适应废水中氨氮含量的变化。
2. 缺点（1）对氧气要求高：硝化过程需要提供足够的氧气，因此对通气设备的要求较高。
（2）电子供体限制：反硝化过程需要消耗有机物作为电子供体，在有机物供应不足时，可能影响反硝化效率。
《2024年短程硝化反硝化生物脱氮技术》范文
《短程硝化反硝化生物脱氮技术》篇一一、引言随着工业和城市化的快速发展，水体富营养化问题日益严重，其中氮污染成为水环境治理的重点之一。
短程硝化反硝化生物脱氮技术作为一种新型的生物脱氮技术，具有较高的氮去除效率和较低的能耗，成为当前研究的热点。
本文将详细介绍短程硝化反硝化生物脱氮技术的基本原理、应用现状、存在的问题及未来发展趋势。
二、短程硝化反硝化生物脱氮技术的基本原理短程硝化反硝化生物脱氮技术是一种利用微生物在特定条件下实现亚硝酸盐积累，进而进行反硝化反应的生物脱氮技术。
其基本原理包括两个过程：硝化过程和反硝化过程。
1. 硝化过程：在好氧条件下，氨氮通过亚硝酸盐氧化细菌（NOB）的作用被氧化为亚硝酸盐（NO2-），此过程称为硝化过程。
短程硝化过程中，通过控制反应条件，使亚硝酸盐（NO2-）大量积累，而不继续被氧化为硝酸盐（NO3-）。
2. 反硝化过程：在缺氧条件下，亚硝酸盐（NO2-）通过反硝化细菌的作用被还原为气态氮（N2），从而实现脱氮。
三、短程硝化反硝化生物脱氮技术的应用现状短程硝化反硝化生物脱氮技术在水处理领域具有广泛的应用。
目前，该技术已广泛应用于城市污水处理、工业废水处理和农业面源污染治理等领域。
其中，城市污水处理是应用最为广泛的领域之一。
通过采用短程硝化反硝化生物脱氮技术，可以有效降低污水中的氮含量，提高出水水质。
四、存在的问题及挑战虽然短程硝化反硝化生物脱氮技术具有较高的氮去除效率和较低的能耗，但在实际应用中仍存在一些问题及挑战。
首先，该技术的反应条件较为严格，需要精确控制pH值、温度、溶解氧等参数。
其次，短程硝化过程中亚硝酸盐的积累量受多种因素影响，如微生物种群结构、基质浓度等。
此外，该技术对操作和管理的要求较高，需要专业的技术人员进行操作和维护。
五、未来发展趋势针对短程硝化反硝化生物脱氮技术存在的问题及挑战，未来研究将重点关注以下几个方面：1. 优化反应条件：通过研究微生物的生理生态特性，进一步优化反应条件，提高亚硝酸盐的积累量和反硝化效率。
短程硝化反硝化生物脱氮技术_祝贵兵
第40卷第10期2008年10月哈尔滨工业大学学报J OURNAL OF HARBI N I NSTI TUTE OF TECHNOLOGYV ol140N o110O ct.2008短程硝化反硝化生物脱氮技术祝贵兵1,2,彭永臻1,3,郭建华1(1.哈尔滨工业大学市政环境工程学院,哈尔滨150090,E-ma i:l gbzhu@;2.中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室,北京100085;3.北京工业大学北京市水质科学与水环境恢复工程重点试验室,北京100022)摘要:为防止湖泊和其他受纳水体富营养化的发生,各城市污水处理厂均应用新的运行方法和控制策略进行脱氮除磷.随着新的微生物处理技术的介入,污水处理设施的功效得到显著提高.短程硝化反硝化技术应用于处理高氨氮质量浓度和低C/N比污水时,在经济上和技术上均具有较高的可行性.成功实现短程硝化反硝化技术的关键是将硝化反应控制并维持在亚硝酸盐阶段,不进行亚硝酸盐至硝酸盐的转化.从不同角度对成功实现、维持和应用短程硝化反硝化技术的方法进行探讨,主要包括控制DO质量浓度、调节污泥龄、反应温度、系统p H、底物负荷、工艺运行方式、抑制剂等.关键词:污水处理;生物脱氮;短程硝化;反硝化;S HARON工艺;短程硝化反硝化中图分类号:TU991.2文献标识码:A文章编号:0367-6234(2008)10-1552-06B iol ogical nitrogen re moval w ith nitrificati on andden itrificati on via n itrite path wayZ HU Gu-i b i n g1,2,PE NG Yong-zhen1,3,GUO Jian-hua1(1.School o fM unic i pal and Env iron m enta l Eng i neering,H arbi n Institute o f T echno l ogy,H arb i n150090,China,E-m ai:lgbzhu@;2.State K ey L abo rato ry o f Env iron m enta lA quatic Che m i stry,R esea rch Center for Eco-Env iron m ental Sciences,Ch i nese A cade m y o f Sc i ences,Be ijing100085,Ch i na;3.K eyL aboratory of Beiji ng W ater Q ua lit y Sc i ence andW ater Env iron m en t R ecovery Eng i nee ri ng,Be iji ng U n i versity o f T echno l ogy,Be iji ng100022,Ch i na)Abst ract:The effic i e ncy ofw aste w ater treat m ent practices can be sign ificantly i m proved thr ough the i n tr oduc-ti o n of ne w m icrobial trea t m ent techno l o g ies.In order to m eet increasing stringent d ischarge standards,ne w app lications and control strateg i e s for t h e susta i n able re m oval o f a mm on i u m fro m w aste w ater have to be i m p le-m ented.Partial n itrification to n itrite w as reported to be techn ica lly feasi b le and econo m ica ll y favorab le,espe-cia ll y w hen the w aste w ater w ith h i g h a mm on i u m concentrations or lo w C/N rati o s w as treated.For successf u l i m ple m entation o f the techno l o gy,t h e critica l po i n t is ho w to m ainta i n t h e partial n itrification o f a mm on i u m to nitrite.N itritation can be obta i n ed by selective ly i n h i b iti n g the n itrite ox i d izing bacteria thr ough appropriate regu l a ti o n of the syste m.s DO concentrati o n,m icrob ial SRT,pH,te m perature,substrate load,operati o na l and aerati o n pattern,inhibitor and so on.Th is revie w addresses the m icrobiology,its consequences for appl-i ca ti o n,the current status regar d i n g applicati o n,and its fut u re deve l o p m ents.K ey words:w aste w ater treat m en;t b i o log ica l nitrogen re m ova;l partial n itrification;denitrificati o n;S HARON process;shortcut nitrificanti o n-den itrification收稿日期:2006-04-03.基金项目:国家自然科学基金国际重大合作项目(50521140075);国家高技术研究发展计划重大科技专项项目(863-2004AA601020).作者简介:祝贵兵(1978)),男,博士;彭永臻(1949)),男,教授,博士生导师.短程硝化反硝化技术是将硝化反应控制在亚硝酸盐阶段,不进行亚硝酸盐至硝酸盐的转化,直接进行反硝化反应[1].与传统的硝化反硝化技术相比,短程硝化反硝化具有如下优点[2,3]:好氧阶段节省25%的氧消耗量;缺氧段节省40%的外碳源消耗量;亚硝酸盐反硝化反应以硝酸盐反硝化反应速率的115~2倍进行;降低剩余污泥产量.短程硝化反硝化在经济上和技术上均具有较高的可行性,特别是在处理高氨氮质量浓度和低C /N 比的污水时[3].SHARON 工艺是第一个成功实现短程硝化和反硝化技术并成功应用的工艺[4].但是S HARON 工艺的运行条件如高温、高氨氮质量浓度限制了工艺的发展和应用[5].如何在更普遍的条件下、在处理城市污水的过程中实现短程硝化反硝化技术是各国学者广泛研究的问题.迄今为止,成功实现短程硝化反硝化的报道多是在间歇运行的条件下实现的,很少有在连续流条件下实现[6].本文将对这一新技术从微生物、工艺运行方式与状态、在线检测与模糊控制等角度进行评述与探讨,为更好地应用与发展这一新技术提供基础.1 短程硝化反硝化的生物可行性硝化作用是一个序列反应,先由亚硝化菌把氨氧化为亚硝酸盐,再由硝化细菌把亚硝酸盐氧化成硝酸盐.迄今为止还没有发现一种硝化细菌能够单独把氨直接氧化为硝酸盐[7].从进化谱系上看,亚硝化细菌和硝化细菌之间的亲缘关系并不密切,所有分离的亚硝酸盐都归入B -Proteobacteria 纲或C -Proteobacteria 纲.所有分离的硝酸细菌都归于A -Proteobacteria 纲,C -P ro teobacteria 纲或D -Proteobacteria 纲或N itros p ira 门,除了C -Proteobacteria 纲中N itrosococcus 与N itrococcus 的少数菌株具有相对较近的亲缘关系外,其他绝大多数菌株的亲缘关系都相距很远,亚硝化菌与硝化菌彼此为邻并无进化谱系上的必然性,它们完全可以独立生活[8,9].2 短程硝化反硝化的关键控制因子211 温度20e 条件下,亚硝化细菌和硝化菌的比增长速率L m ax 分别为01801d -1和01788d -1.两个菌群的反应活化能分别为68kJ/m o l 和44kJ/m o,l它们对温度变化的敏感性也呈现明显的不同[10],见图1.温度低于20e 时,亚硝化细菌的L max 小于硝化细菌,而温度大于20e 时,亚硝化细菌的L m ax 超过硝化细菌,因此,升高温度不但能加快亚硝化细菌的生长速率,同时还能扩大亚硝化细菌和硝化细菌的生长速率上的差距,有利于筛选亚硝化细菌,淘汰硝化细菌[11-13].目前在短程硝化反硝化生物脱氮工艺中,国内外学者对于最佳温度持有不同的看法.在纯培养条件下AOB 和NOB 的最佳温度分别为35e 和38e [14].H yungseok 等认为实现短程硝化的最佳温度为22~27e ,或者至少不能低于15e .他们观点的理论根据是在该温度范围内亚硝酸菌的活性最强,而在15e 以下硝酸菌的活性变为最强.另外B al m elle 等的研究结果与H yungseok 的一致,同样认为实现短程硝化的最佳温度为25e .这一结果与上面谈到的SHARON 工艺和国内学者提出的临界温度相距甚远.S HARON 工艺是在35e 的条件下运行[15].从比增长速率的角度考虑,只有在温度高于25e 时,氨氧化菌在与亚硝酸盐氧化菌的竞争中才能胜出[16].而在温度低于15e 时情况恰好相反.SHARON 工艺是在高温下(高于25e )利用氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌比增长速率的不同从而实现短程硝化反硝化.但现在很多研究都证实在常温或低温条件下,在处理城市污水的过程中也发生了稳定而高效的短程硝化.212 污泥停留时间由于亚硝化菌的世代时间(倍增时间)小于硝化细菌,在悬浮生长系统中,控制泥龄即可洗出硝化细菌而保留亚硝化细菌,实现短程硝化反硝化反应[10].在不同温度、不同SRT 条件下硝化菌和亚硝化菌生长曲线的变化见图1.Po llice 等人发现,在32e 条件下,随着泥龄的缩短,由40d 降为10d,亚硝酸盐量逐渐增多.在Sharon 工艺水力停留时间HRT 等于污泥停留时间SRT,故通过直接调节HRT 即可实现稳定的短程硝化反应.V an Ka m pen 等人根据Sharon 工艺生产性应用的经验,推荐将泥龄控制在1~215d [4].但现在许多关于稳定短程硝化反硝化的研究都是在长污泥龄(大于12d)的条件下获得的.图1 亚硝化菌和硝化菌在不同温度条件下的污泥龄#1553#第10期祝贵兵,等:短程硝化反硝化生物脱氮技术由图1可以看出,当温度超过25e 后,亚硝酸菌和硝酸菌二者的最小SRT 就相差不大,换句话说,当温度超过25e 后,过度地升高温度以获得稳定的短程是没有必要的,这也解释了为什么关于最佳温度值的报道不一致.笔者认为保持温度大于等于25e 即可,因为水的比热较大(41183kJ/(kg #K ),20e ),对废水升温在经济上不可行.213 运行条件生物脱氮工艺运行中,由于运行条件的改变,也会使硝化反应的两个阶段硝化效率发生变化.而曝气时间的长短与亚硝化菌的积累率成反比关系.间歇曝气是比较有效的积累亚硝酸菌的方法[17].采用在反应器底部连续进水也是有效实现亚硝酸菌积累的方法[13].研究发现,为了兼顾氨氧化速率和亚硝酸盐的积累,DO 质量浓度控制在110~115m g /L 范围内,供氧方式采用间隙曝气有利于实现亚硝化细菌的大量积累.彭永臻教授采用曝气控制策略实现了稳定的短程硝化反应,然而温度却从32e 降为21e[18].SBR 反应器硝化过程中p H 和ORP 的变化特点如图2所示.在理论上,亚硝酸盐氧化至硝酸盐的过程不产生氢离子,因此,也不会引起p H 的变化.采用在线控制技术,以p H 的变化特征点以及导数变化情况作为输入控制参数,及时地控制曝气时间和曝气量,可以有效地实现短程硝化反应.而长时间的运行结果可选择性地积累氨氧化菌而洗出亚硝酸盐氧化菌,这也是一种直接的种群优化的过程.图2 SBR 反应器硝化过程中p H 和ORP 的变化特点214 DO 的控制亚硝酸菌的氧饱和常数一般为012~014m g /L,而硝酸菌为112~115mg /L ,这就意味着亚硝酸细菌对氧的亲和力和耗氧速率均高于硝酸细菌[12].因此,当反应体系中的溶解氧质量浓度成为限制性因素时,即在较低的DO 质量浓度下,亚硝酸菌的增殖速率加快,补偿了由于低氧所造成的代谢活动下降,使得氨氮氧化为亚硝酸氮的过程未受到明显影响[19,20].而在低DO 条件下,硝酸菌代谢能力大幅度下降,其氧化亚硝酸氮的能力大为减弱,从而造成体系中亚硝酸氮的积累.虽然许多学者均报道了在低DO 质量浓度可抑制硝酸菌的生长,产生亚硝酸菌的积累,但关于DO 的临界值的报道却不一致.H anak i [19]曾报道将溶解氧控制在015m g /L 时,亚硝酸菌的增殖速率加快了近1倍,补偿了由于低溶解氧所造成的代谢活性的下降,而硝酸菌的增殖速率在低溶解氧(015m g /L)没有任何提高,从而导致亚硝酸盐的大量积累.Garri d o[21]发现当溶解氧质量浓度为115m g /L 时,氨氧化速率和亚硝酸盐积累量都达到最大值.Ruiz [22]曾报道将反应器中的DO 质量浓度恒定为017m g /L,可以达到65%的亚硝化率和98%的氨氧化率,低于015m g /L 氨氮开始积累,然而DO 高于117m g /L 就会导致全程的硝化反应.DO 质量浓度为114m g /L 时,会达到75%的亚硝化率和95%的氨氧化率.尽管关于DO 的临界值的报道不太一致,但可以看出所有的短程都是在Q (DO)<115m g /L 的条件下获得的,而超过此值,亚硝酸盐积累将得到破坏.另一方面还应注意低溶解氧所带来的硝化效率降低和活性污泥解体以及引发丝状菌膨胀等问题[20].采用在线控制的方法为DO 质量浓度的控制提供了新的思路.利用在硝化过程中的凸点和凹点(如图2中A 点和B 点所示),判别硝化反应的进行程度,从而避免了高DO 质量浓度和过量曝气的发生[18].215 p H污水中的p H 从以下几个方面影响短程硝化反硝化反应.2.5.1 对游离氨(F A )的影响游离氨质量浓度与p H 的关系如下:Q FA =1714@[NH +4-N ]@10p HK b /K w +10p H.其中Q FA 是以NH 3(m g /L )表示的游离氨质量浓度,[NH 4+-N ]是以N (m g /L)表示的氨氮质量浓度,K b 是氨的平衡方程式的电离常数,K w 是水的电离常数.游离氨的抑制作用对两类硝化细菌是不同的.通过pH 控制游离氨的质量浓度而实现亚硝酸盐的积累已被许多研究学者所证实[23].在p H =815、t =20e 时,最佳的游离氨质量浓度在5m g /L 左右.在高于等于7m g /L 时游离氨就会对亚硝化反应产生抑制作用.当质量浓度为#1554#哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报 第40卷20m g /L 时亚硝化反应几乎停止.游离氨对硝酸菌只是简单抑制,并没有杀死,经过一段培养和驯化后,硝酸菌又会恢复活性[2,24].单纯地通过控制FA 来实现短程硝化还不够稳定,但综合考虑其他因素后即可实现[23,25].2.5.2 对亚硝酸(HNO 2)的影响p H 与亚硝酸分配比的关系可由下式表示:HNO 2/%=1001+[K a ]/10-p H .在正常的生物处理系统中,NO 2-是亚硝氮的主要存在形式,提高p H 可以降低HNO 2的分配百分比.提高p H 可增加NH 3的分配比,同时减少HNO 2分配比,有利于亚硝化细菌的富集[25].Joanna[23]的研究结果表明亚硝酸的临界质量浓度值为0104m g /L ,超过此值对氨化反应会有所抑制.2.5.3 对游离羫氨Free -hydroxy la m i n e (F H )的影响Y ang and A lle m an [26]曾报道游离羫氨,亚硝酸菌硝化反应的中间产物,与低效率的硝化反应有关,而且会对硝酸菌产生抑制作用.Stuven 等人发现,在高氨负荷[017kg /(m 3#d)]下,即使反应系统中存在硝酸细菌,也不会产生硝酸盐,直至氨被耗尽.只有在氨氧化活性消失2~5d 后,亚硝酸盐才能被氧化.Stuven 等人推测,氨之所以抑制硝酸细菌活性是因为亚硝酸细菌产生了羟胺,其剧毒[27].羫氨可能发生聚集的硝化系统为高NH 3/NH 4+质量浓度,不充足的氧和高p H.2.5.4 对生长速率的影响在氨质量浓度和亚硝酸盐质量浓度分别为130和300m g /L 的条件下,p H 对硝化细菌生长速率的影响见图3.当p H 大于710时,亚硝化细菌的生长速率明显高于硝酸细菌,两者的最小SRT 相差悬殊,易于通过控制SRT 淘汰硝酸细菌.但当pH图3 p H 对硝化细菌生长速率的影响小于613时,亚硝化细菌的生长速率低于硝酸细菌,难于通过控制SRT 淘汰硝酸细菌[4].216 基质质量浓度与负荷控制氨氮既能作为基质加快氨氧化反应,又能作为抑制剂抑制亚硝化细菌和硝化细菌的活性.研究表明亚硝酸菌可分为两类,慢速生长型和快速生长型,分别适合于生长的基质质量浓度较低和较高的条件下,见图4[9].在传统工艺中,为保证出水达标,通常将氨质量浓度控制在较低的水平,装置内富集的一般是慢速生长型亚硝化细菌,而在短程硝化反硝化中,通常将氨质量浓度控制在较高的水平,富集的显然是快速生长型硝化细菌[25].这也证明了为什么在处理高氨氮废水时较易实现短程硝化反应,而在处理普通城市污水时,不易实现和控制稳定的短程硝化反应[28].图4 基质质量浓度对不同亚硝酸细菌生长速率的影响217 抑制剂对硝化反应有抑制作用的物质有:过高质量浓度的NH 3、重金属、有毒有害物质以及有机物[29].重金属会对硝化反应产生抑制,如Ag 、H g 、N i 、C r 和Zn 等,其毒性作用由强到弱;当p H 由高到低时,毒性由弱到强.锌、铜和铅等重金属对硝化反应的两个阶段都有抑制,但抑制程度不同[30].某些有机物如苯胺、邻甲酚和苯酚等对硝化细菌具有毒害或抑制作用,因为催化硝化反应的酶内含Cu I-Cu II电子对,凡是与酶中的蛋白质竞争Cu 或直接嵌入酶结构的有机物,均会对硝化细菌发生抑制作用.这些有机物对硝化菌的抑制作用要比亚硝化菌强,所以会在对含这类物质的污水生物脱氮中产生亚硝酸盐积累现象[31].氧化剂也会对硝化反应产生影响[32].采用氯酸钾作为抑制剂时,当浓度为1mm o l/L 至10mm o l/L 时,硝化菌被完全抑制,同时发现当亚氯酸盐浓度为3mm o l/L 时,在这个环境下的亚硝化反应的速率与不加入氯酸盐的反应速率是完全相同的;而硝化菌则被完全抑制了.不同于以往的抑制作用,氯酸盐的抑制作用具有选择性[33].氯、二氧化氯和#1555#第10期祝贵兵,等:短程硝化反硝化生物脱氮技术溴等被广泛应用于给水处理中的消毒剂都可以选择性地抑制硝化菌,且具有经济上的可行性[34].在处理含海水的污水过程中,一定浓度的盐度有助于实现亚硝酸盐的积累[35].3 综合评述通过对以上影响因素的探讨可以发现,要获得稳定的亚硝酸盐的积累可以通过单纯地控制某一个参数获得.但是在一些影响参数未得到明确证实的条件下,有些控制参数如p H 、基质质量浓度和F A 质量浓度等都有很强的联系,而且在现有的结论也存在一定出入的条件下,应该对这些影响因素进行综合考虑.还应结合具体的实际情况加以考虑,例如通过调控温度的方法在处理普通城市污水时就显得不切实际,因为水的比热比较高.各种抑制剂的抑制原理和抑制作用还有所不同.FA 和氯酸盐均可通过抑制硝酸菌的生长而达到积累亚硝化菌的目的,但与FA 不同,氯酸盐只抑制硝酸菌而不抑制亚硝化菌.而且这种抑制作用是不可恢复的.F A 和其他抑制剂的作用机理是不同的,FA 只是选择性抑制,而抑制剂则是选择性杀死,这还有待进一步的研究.4 结 论1)在本文中对比于传统硝化反硝化的优势,对短程硝化反硝化反应的一些影响因素以及如何获得和维持稳定的短程硝化反硝化反应的方法进行了探讨.从微生物的种群类别的角度证明了分离亚硝化菌和硝化菌的可行性.对比于DO 、SRT 、底物质量浓度等,温度、p H 、抑制剂等均可实现稳定的短程硝化反应,但其运行费用和经济可行性是必须考虑的.2)DO 质量浓度是一个经济可行的控制参数,且工艺在低DO 条件下运行可更加显著地节省曝气能耗,但低DO 质量浓度会导致生物反应速率的降低(C OD 降解速率的下降以及发生污泥膨胀的可能).采用在线检测和模糊控制等先进技术可很好地判别硝化反应的进程并避免过量曝气的发生,从而实现稳定的短程硝化反硝化.如何将这一先进技术应用到连续流系统中是一值得深入研究的问题.3)在成功实现短程硝化反硝化的报道中,多是在间歇运行的条件下实现的,很少有在连续流、进水氨氮质量浓度小于50mg /L 条件下实现.如何在常温、连续流、处理普通城市污水的过程中实现短程硝化反硝化是今后的研究重点.参考文献:[1]FD Z-PO LANCO F ,V I LLAV ERDE S ,GARC I A P A.T emperature e ffect on nitrify i ng bacter i a acti v ity i n b i o -filters :A cti v ati on and free a mm onia i nh i b iti on[J].W a t Sc iT ech ,1994,30(11):121-130.[2]BECCAR I M,M ARAN I E ,RAMA DOR I R,et al .K -inetic of diss i m il a t o ry n itrate and n itr ite reduction i n sus -pended gro w th cu lture [J].J W a t Po ll ut Contro l F ed ,1983,55:58-64.[3]TURK O,MAV I N I C D S .Bene fits of usi ng se l ective i n -h i b i tion t o re m ove n itrogen fro m h i ghly n itrog enous w astes[J].Env iron T echno l L ett ,1987,8:419-426.[4]KEM PE N v an R,M ULDER JW,U IJ TERLLNDE C A,et al .O verv ie w:F ull 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《2024年短程硝化反硝化生物脱氮技术》范文
《短程硝化反硝化生物脱氮技术》篇一一、引言随着经济的迅猛发展和人口的增加，水资源的问题变得越来越严重，特别是在面对不断增长的污染压力时。
其中，氮污染已经成为影响水环境质量的主要因素之一。
短程硝化反硝化生物脱氮技术作为一种新型的污水处理技术，在解决氮污染问题方面表现出极大的潜力和优势。
本文将详细介绍短程硝化反硝化生物脱氮技术的原理、特点、应用及未来发展趋势。
二、短程硝化反硝化生物脱氮技术原理短程硝化反硝化生物脱氮技术是一种基于硝化和反硝化过程的生物脱氮技术。
其基本原理是在硝化阶段将氨氮部分氧化为亚硝酸盐，然后通过反硝化过程将亚硝酸盐还原为氮气，从而达到脱氮的目的。
这一过程具有亚硝酸盐积累的特性，因此被称为“短程硝化反硝化”。
三、技术特点1. 亚硝酸盐积累：短程硝化反硝化过程中，亚硝酸盐是主要的中间产物，其积累有利于提高脱氮效率。
2. 节能降耗：相较于传统完全硝化过程，短程硝化反硝化过程能降低能耗和药耗。
3. 适应性广：该技术适用于各种类型的污水处理厂，尤其是对于低C/N比废水的处理具有较好的效果。
4. 操作灵活：可以通过调整工艺参数，如pH值、温度等，实现对短程硝化反硝化过程的灵活控制。
四、技术应用短程硝化反硝化生物脱氮技术在国内外已经得到广泛应用。
在污水处理厂中，该技术通常与A/O（厌氧/好氧）工艺、SBR （序批式反应器）等工艺相结合，以提高脱氮效果。
此外，该技术还可应用于工业废水、农业废水等领域的处理。
五、实际应用案例分析以某城市污水处理厂为例，该厂采用短程硝化反硝化生物脱氮技术，通过调整工艺参数，实现了亚硝酸盐的积累和高效脱氮。
经过一段时间的运行，该厂的出水水质得到显著改善，氮含量明显降低，达到了国家排放标准。
此外，该技术的应用还降低了能耗和药耗，提高了经济效益。
六、未来发展趋势随着环保要求的不断提高和技术的进步，短程硝化反硝化生物脱氮技术将得到进一步发展和完善。
未来，该技术将更加注重节能降耗、提高脱氮效率、降低成本等方面的研究。
短程硝化反硝化生物脱氮技术
短程硝化反硝化生物脱氮技术短程硝化反硝化生物脱氮技术短程硝化反硝化生物脱氮技术是一种新型的污水处理技术，可以高效地去除污水中的氮污染物，具有技术简单、运行稳定等特点。
本文将从介绍短程硝化反硝化生物脱氮技术的原理和流程、应用和优势、发展前景等方面进行展开。
一、短程硝化反硝化生物脱氮技术的原理和流程短程硝化反硝化生物脱氮技术是基于微生物菌群的协同作用而实现的一种脱氮过程。
它通过合适的操作条件和控制策略，促进污水处理系统内的硝化和反硝化反应，使污水中的氨氮转化为亚硝态氮和硝态氮，再进一步转化为氮气释放到大气中。
短程硝化反硝化生物脱氮技术的流程通常分为硝化阶段和反硝化阶段。
在硝化阶段，将进入系统的氨氮通过硝化细菌作用转化为亚硝态氮或硝态氮。
然后，在反硝化阶段，利用特定的微生物将亚硝态氮或硝态氮还原为氮气，并最终释放到大气中。
二、短程硝化反硝化生物脱氮技术的应用和优势短程硝化反硝化生物脱氮技术在污水处理领域得到了广泛的应用。
它适用于处理含有高浓度氨氮的污水，如农业养殖废水、城市污水和工业废水等。
与传统的生物脱氮技术相比，短程硝化反硝化生物脱氮技术具有以下优势：1. 技术简单易行：采用短程硝化反硝化生物脱氮技术，无须引入额外的化学药剂和设备，仅需调节系统的氧化还原电位、温度和pH值等操作条件即可实现高效的脱氮效果。
2. 能耗低：短程硝化反硝化生物脱氮技术采用生物方法进行氮污染物的处理，相较于传统的物理和化学方法，具有更低的能耗和运行成本。
3. 运行稳定：短程硝化反硝化生物脱氮技术中的微生物菌群具有较强的适应能力和生物活性，能够在不同的环境条件下保持较高的活性和稳定性，使得污水处理系统能够长期稳定运行。
4. 减少对环境的负荷：短程硝化反硝化生物脱氮技术将氮污染物转化为氮气释放到大气中，减少了对水体和土壤的氮负荷，对环境的影响较小。
三、短程硝化反硝化生物脱氮技术的发展前景短程硝化反硝化生物脱氮技术作为一种新型的污水处理技术，具有较为广阔的发展前景。
短程硝化反硝化生物脱氮技术处理垃圾渗滤液的应用
短程硝化反硝化生物脱氮技术处理垃圾渗滤液的应用垃圾渗滤液是城市垃圾填埋场处理垃圾过程中形成的一种废水，含有高浓度的氨氮和有机物质等，如果不得当处理，将会严重污染环境和水源。
因此，有效的处理垃圾渗滤液成为当前环保领域亟待解决的问题之一。
短程硝化反硝化生物脱氮技术被广泛应用于处理垃圾渗滤液等含氨废水，其具有经济、高效、稳定等特点。
短程硝化反硝化生物脱氮技术是通过利用硝化细菌将氨氮氧化为亚硝酸盐，然后再由反硝化细菌将亚硝酸盐和硝酸盐还原成氮气等气体形式的氮，从而达到脱氮的效果。
相较于传统的生物处理工艺，短程硝化反硝化生物脱氮技术具有很多优势，比如低空气耗、低碳源消耗、出水水质好、占地面积小等。
此外，在短程硝化反硝化生物脱氮技术中，硝化反应和反硝化反应是在同一容器内进行的，因此减少了工艺流程，对于工程实现和运行管理也更加简化。
实际应用中，短程硝化反硝化生物脱氮技术主要是通过生物反应器的方式来完成处理工艺。
通常情况下，生物反应器可以分为MBBR（流动床生物反应器）、IFAS（独立填料增容反应器）和SBR（序批式反应器）等。
不同类型的生物反应器在垃圾渗滤液处理工程中的应用效果也各不相同。
以IFAS生物反应器为例，它可以在小的池体内同时实现硝化、反硝化反应。
在处理垃圾渗滤液时，通过定期置换活性填料，来提高生物反应器的污染负荷，从而达到更好的去除效果。
实际应用中，垃圾渗滤液在经过初级处理（如筛网、沉淀等）后，进入IFAS生物反应器，经过一定时间的处理后，得到较稳定的出水水质。
经过监控、调整，IFAS生物反应器达到恰当的水力停留时间和氧气供应量等参数，可以使垃圾渗滤液的出水水质减少70%-80%的总氮指标，满足相关的排放标准。
总之，短程硝化反硝化生物脱氮技术是目前处理垃圾渗滤液等含氨废水的有效方法之一，具有很多技术优势和实践经验。
在实际应用中，需要充分考虑垃圾渗滤液的特点、处理规模、处理水平等因素，选择适合的生物反应器和设计方案，以达到更好的处理效果和运行效益。
高效生物脱氮途径短程硝化—反硝化
少 ， 脱 氮 过 程 中 可 以 降 低 能 耗 ； 在 反 硝 化 阶 段 在 ② 减 少 Ｎ 一 Ｎ０ 一 减 少 有 机 碳 源 的用 量 ，降 低 了 Ｏ一 可
Ｎ Ｈ — － ０ ， — 卟 ｊ 一 ０ 一 Ｎ ０ — ｝ —｝
一 一 —— ———— ——一
运 行 费 用 ；③ 由 于 减 少 了两 步 反 应 使 反 应 时 间 缩 短 ， 应 器 容 积 可 减小 ； 硝 化 与反 硝 化 在 同一 反 反 ④
图 ２ 短 程 硝 化 反 硝 化 生 物 脱 氮 途 径
２ 短 程 硝 化 — — 反 硝 化 概 念 的 发展
短 程 硝 化 — — 反 硝 化 的概 念 早 在 １ ７ ９ ５年 就 由 Ｖ ｅｓ等 首 次 提 出 ，１ ８ ｏｔ ９ ６年 Ｓ ｔｅｓｎ等 证 实 其 可 ｕｈ ｒｏ 行 性 ，９ ７年 Ｋｕｎ ｎＪＧ等 及 １９ １８ ｅ ｅ ９ ２年 Ｒ ｂｒ ｏ ｏ ｅｔ ｎＬ ｓ Ａ．发 现 ，许 多 异 养 型 硝 化 细 菌 能 进 行 好 氧 反 硝 化 ２０ ０ ２年 第 １期 ５ １
图 １ 全 程 硝 化 反 硝 化 生 物 脱 氮 途 径
Ｎ ｍ ＿÷Ｎ ０２ ＿÷ ２
应 器 内进 行 ， 硝化 产 生 的 酸 度 与 反 硝 化 产 生 的 碱 则 度 互 相 抵 消 ，可 以 节 约 大 量 用 来 调 节 Ｐ 的 酸 和 Ｈ 碱 。 由此 可 见该 途 径 脱 氮 效 率较 高 。
硝化 反硝 化 短 程 硝 化 — — 反 硝 化
．
关 键 词 生 物 脱 氮
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒｃ
Ｉ ｔ ｉ ｐ ｐ ｒｓ ｏ ｔ ｕ ｉｒ ｃ ｔ ｎ—ｄ ｎ ｔ ｆｃ ｌｏ ８ ｓｍｐ ｙ ｒ ｖ ｅ ｄ ａ ｏ ｔｔ ｅ ｓ ｕ ｙ ａ ｄ ａ ｐ ｙ ｏ ｈ ｅ ｈ ｎ ｙ ｅ ａ ｈ ｎ ｈ ｓ ａ ｅ ｈ ｒ ｔｎ ｔ ｆ ａ ｉ ｃ ｉ ｉ ｏ ｅ ｉ ｉ ａ ｉ ｎ ｗａ ｉ ｌ ｅ ｉ ｗｅ ｂ ｕ ｈ ｔ ｄ ｎ ｐ ｌ ｆｔ ｅ ｔｃ ｏ ｌ ｇ ｒ ｉ ｎｄ ｔ ｅ
短程硝化反硝化生物脱氮技术处理垃圾渗滤液的应用
短程硝化反硝化生物脱氮技术处理垃圾渗滤液的应用短程硝化反硝化生物脱氮技术是一种高效处理垃圾渗滤液中氮污染的方法。
垃圾渗滤液是指垃圾处理过程中产生的含有大量有机物和氮的污水。
传统的生物脱氮方法对垃圾渗滤液的处理效果较差，而短程硝化反硝化生物脱氮技术能够将其中的氮污染物高效转化为气态氮，从而达到脱氮的效果。
短程硝化反硝化生物脱氮技术的原理主要包括两个步骤：硝化和反硝化。
硝化是指将垃圾渗滤液中的氨氮转化为硝态氮的过程，主要由硝化菌完成。
反硝化是指将硝态氮转化为气态氮的过程，主要由反硝化菌完成。
这两个过程相互协同作用，能够高效地将垃圾渗滤液中的氮污染物去除。
短程硝化反硝化生物脱氮技术相比传统的生物脱氮方法具有以下几个优势：1. 高效性：短程硝化反硝化生物脱氮技术能够高效地将垃圾渗滤液中的氮污染物转化为气态氮，相比传统方法能够更好地去除氮污染。
3. 操作简单：短程硝化反硝化生物脱氮技术的操作相对简单，不需要添加额外的化学药剂，也不需要反硝化污泥的后处理。
这样可以降低运营成本，提高处理效率。
4. 产物可回收利用：短程硝化反硝化生物脱氮技术产生的气态氮可以通过适当的处理方式进行回收利用，比如作为肥料或其他用途。
短程硝化反硝化生物脱氮技术在实际应用中有一定的局限性，主要包括以下几个方面：1. 适用范围有限：短程硝化反硝化生物脱氮技术主要适用于氨氮浓度较高的垃圾渗滤液。
对于氨氮浓度较低的垃圾渗滤液，效果可能不理想。
2. 耐受性较差：短程硝化反硝化菌对于温度和pH值的变化较为敏感，对于一些温度较高或pH值较低的垃圾渗滤液，可能需要进行预处理。
3. 启动周期较长：短程硝化反硝化生物脱氮技术在初始启动阶段需要较长的时间来培养合适的菌群，使其适应处理环境。
短程硝化反硝化生物脱氮技术是一种高效处理垃圾渗滤液中氮污染的方法，具有高效性、能耗低、操作简单和产物可回收利用等优势。
其适用范围有限，耐受性较差，启动周期较长等局限性需要进一步研究改进。
短程硝化反硝化生物脱氮技术处理垃圾渗滤液的应用
短程硝化反硝化生物脱氮技术处理垃圾渗滤液的应用随着城市化进程的不断加快，城市垃圾产生量也在不断增加，垃圾渗滤液成为城市生活垃圾处理过程中不可避免的问题。
垃圾渗滤液中含有大量的高浓度氨氮和COD等有机物质，如果直接排放到环境中将对环境造成污染。
为了解决这一问题，短程硝化反硝化生物脱氮技术被应用于垃圾渗滤液处理中，并取得了显著成效。
短程硝化反硝化生物脱氮技术是一种利用微生物对废水中氨氮进行硝化反硝化处理的技术。
在垃圾渗滤液处理过程中，通过将含氮废水置于适量的氧化剂和硝化菌的作用下，氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐，再经过反硝化作用生成氮气从而实现脱氮的目的。
这一技术具有处理效率高、操作成本低等优点，因此在垃圾渗滤液处理领域得到了广泛应用。
短程硝化反硝化生物脱氮技术可以有效降解垃圾渗滤液中的高浓度氨氮。
垃圾渗滤液中氨氮含量高，如果直接排放到环境中将对水体造成严重污染，危害生态系统的健康。
通过短程硝化反硝化生物脱氮技术处理，可以将废水中的氨氮有效转化为氮气，从而实现氮的脱除，达到废水处理的效果。
短程硝化反硝化生物脱氮技术还可以有效去除垃圾渗滤液中的COD和有机物质。
垃圾渗滤液中含有大量的有机物质，经过生物脱氮处理后，部分有机物质也会被菌群降解，从而达到减轻有机物质对环境的污染的效果。
短程硝化反硝化生物脱氮技术还可以减少废水处理过程中所需的化学药剂，从而降低了处理成本。
传统的废水处理方法需要使用大量的化学药剂来对水质进行调节和处理，而短程硝化反硝化生物脱氮技术则是利用微生物的生物反应来完成废水中氮的脱除，化学药剂的使用量大大减少，从而降低了处理成本。
短程硝化反硝化生物脱氮技术处理垃圾渗滤液是一种技术先进、效果显著的废水处理方法，被广泛应用于城市垃圾渗滤液处理领域。
通过这一技术的应用，可以有效降低垃圾渗滤液对环境的污染，保护水资源，促进城市环境保护和可持续发展。
这一技术的应用也为城市垃圾处理提供了新的思路和方法，为城市垃圾处理问题的解决提供了可行性方案。
短程硝化反硝化生物脱氮技术综述
随着中国经济的快速发展，水资源供需矛盾日趋激化。
而我国现有的污水处理厂对导致水体富营养化的主要营养盐—氮的去除率很低，导致水体富营养化现象加剧。
因此，研究和开发高效、经济的生物脱氮工艺已成为当前热点。
污水的脱氮处理工艺中，生物法因工艺简单、处理能力强、运行方式灵活，近年来已成为城市污水脱氮处理的重要方法，得到广泛应用。
1短程硝化反硝化理论的提出传统生物脱氮理论认为氨氮是借助两类不同的细菌(硝化菌和反硝化菌)将水中的氨转化为氮气而去除，即NH 4+需要经历典型的硝化和反硝化过程。
硝化反应中，首先亚硝酸细菌将氨氮转化为亚硝酸盐（NO 2-），之后硝酸细菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐（NO 3-）。
硝化反应过程需在好氧条件下进行，并以氧作为电子受体。
反硝化过程为将硝酸盐或亚硝酸盐转化为N 2的过程。
反硝化细菌利用各种有机基质作为电子供体，以硝酸盐或亚硝酸盐作为电子受体，进行缺氧呼吸。
所谓短程硝化反硝化就是将硝化过程控制在NO 2-阶段，阻止NO 2-进一步氧化为NO 3-，直接以NO 2-作为电子最终受氢体进行反硝化[1]。
与传统生物脱氮工艺相比，短程硝化－反硝化生物脱氮工艺可节约供氧量25％左右；节约反硝化所需碳源40％左右；减少污泥生成量；减少硝化过程的投碱量；缩短反应时间，相应地减少了反应器容积30％～40％[2]。
2影响亚硝酸积累的因素如何控制硝化反应停止在NO 2-阶段是实现短程硝化的关键。
控制那些能对硝酸菌和亚硝酸菌产生不同作用的影响因素，可以影响硝化形式，从而实现亚硝酸盐积累。
影响短程硝化的因素主要有温度、DO 浓度、pH 值、游离氨浓度（FA ）、泥龄及有毒物质[3]。
2.1温度生物硝化反应在4℃～45℃内均可进行：在12℃～14℃下，活性污泥中硝酸菌活性受到严重抑制，出现HNO 2积累；15℃～30℃下，硝化过程形成的NO 2-可完全被氧化成NO 3-；温度超过30℃后又出现NO 2-的积累[3]。
短程硝化_反硝化生物脱氮
短程硝化—反硝化生物脱氮袁林江, 彭党聪, 王志盈(西安建筑科技大学环境与市政工程学院,陕西西安710055) 摘 要: 短程硝化—反硝化生物脱氮法是将硝化控制在形成亚硝酸阶段,阻止亚硝酸的进一步硝化,然后直接进行反硝化。
这一方法可以克服传统生物脱氮法存在的问题,其关键是在硝化阶段维持HNO 2长久稳定地积累。
本文结合国内外研究,对形成HNO 2积累的条件和影响因素进行了分析,探讨了实现短程硝化的途径。
关键词: 生物脱氮; 硝化; 反硝化; 短程硝化—反硝化中图分类号:X703 文献标识码:B 文章编号:1000-4602(2000)02-0029-03 基金项目:国家自然科学基金资助项目(59878042) 近年来国内外学者对污水生物脱氮工程实践中暴露出的问题和现象进行了大量理论和试验研究,并提出了一些新的观点和方法,其中短程生物脱氮法颇受重视,具有重要的应用价值。
1 短程硝化—反硝化作用机理长期以来无论是在废水生物脱氮理论上还是在工程实践中,都一直认为要实现废水生物脱氮就必须使NH +4经历典型的硝化和反硝化过程才能安全地被除去,这条途径也可称之为全程(或完全)硝化—反硝化生物脱氮。
实际上从氮的微生物转化过程来看,氨被氧化成硝酸是由两类独立的细菌催化完成的两个不同反应,应该可以分开。
对于反硝化菌,无论是NO -2还是NO -3均可以作为最终受氢体,因而整个生物脱氮过程也可以经NH +4※HNO 2※N 2这样的途径完成。
早在1975年Voet 就发现在硝化过程中HNO 2积累的现象并首次提出了短程硝化—反硝化生物脱氮(Shortcut nitrification —denitrifi -cation ,也可称为不完全或称简捷硝化—反硝化生物脱氮),随后国内外许多学者对此进行了试验研究。
这种方法就是将硝化过程控制在HNO 2阶段而终止,随后进行反硝化。
传统生物脱氮之所以要将氨完全氧化成硝酸后再进行反硝化,主要是基于以下几方面原因:①如果硝化不完全,形成的亚硝化产物HNO 2是“三致”物质,对受纳水体和人是不安全的,所以尽量避免出现H NO 2;②HNO 2具有一定耗氧性,影响出水COD 和受纳水体的DO ;③氨自然生物氧化过程中,NH +4※NO -2可释放242.8～351.7kJ /mol 的能量,亚硝酸菌从中获取5%～14%能量。
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短程硝化反硝化生物脱氮技术概述
[摘要] 首先阐述了传统硝化反硝化脱氮过程；其次重点介绍了短程硝化反硝化生物脱氮机理，过程实现的控制因素；最后提出了短程硝化反硝化脱氮的研究前景。
[关键词] 短程硝化反硝化；生物脱氮
随着水体受到氮素污染越来越严重，废水脱氮日益受到人们的重视。
其中生物脱氮技术将有机氮和氨氮通过硝化反硝化过程去除具有无可比拟的发展前景。
其中传统的生物脱氮技术认为要完全去除水中的氨态氮就必须要经过完整的硝化与反硝化过程，即以硝酸盐作为硝化的终点和反硝化的起点，这主要是基于要防止对环境危害较大的亚硝酸盐的积累以及对好氧硝化菌和兼性厌氧反硝化菌不能在同一个反应器里同时大量存在的认识导致的。
而现在的大量研究表明，好氧硝化菌和兼性厌氧反硝化菌是可以在同一个反应器里共同起作用的。
因为在整体和每一单元填料表面所附着的生物膜上都存在基质和溶解氧的浓度梯度分布，这就为各种生态类型的微生物在生物膜内不同部位占据优势生态位提供了条件。
由于短程硝化反硝化脱氮比传统的脱氮技术具有很多的优点，因此引起了国内外研究者的广泛关注，对影响短程硝化反硝化的因素以及实现和维持短程硝化反硝化的工艺控制进行了大量的研究。
1.传统硝化反硝化脱氮机理
1.1 硝化反应
硝化反应是由一类自养耗氧微生物完成的，包括两个步骤：第一步为亚硝化过程，是由亚硝酸菌将氨氮转化为亚硝酸盐；第二步为硝化过程，由硝酸菌将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐，亚硝酸菌和硝酸菌统称为硝化菌，都利用无机碳化合物如CO32-、HCO3-和CO2作为碳源，从NH3、NH4+或NO2-的氧化反应中获取能量。
亚硝酸菌和硝酸菌的特性大致相似，但前者的世代期较短，生长率较快，因此较能适应冲击负荷和不利的环境条件，当硝酸菌受到抑制时，有可能出现NO2-积累的情况。
1.2反硝化反应
反硝化反应是由一群异养性微生物完成的生物化学过程，它的主要过程是在缺氧的条件下，将硝化过程中产生的亚硝酸盐和硝酸盐还原成气态氮。
反硝化细菌多数是兼性细菌，有分子态氧存在时，反硝化氧化分解有机物，利用分子氧作为最终电子受体。
在无分子态氧条件下，反硝化菌利用硝酸盐和亚硝酸盐中的N5+和N3-作为电子受体，O2-作为受氢体生成H2O和OH-碱度，有机物则作为碳源和电子供体提供能量，并得到氧化稳定。
反硝化过程中亚硝酸盐和硝酸盐的转化时通过反硝化细菌的同化作用和异化作用来完成的。
异化作用就是将NO2-和NO3-还原为NO、N2O、N2等气体物质，主要是N2。
而同化作用是反硝化菌将NO2-和NO3-还原成为NH3-N,供新细胞合成使用，使氮成为细胞质的成分，此过程可成为同化反硝化。
反硝化反应一般以有机物为碳源和电子供体。
当环境中缺乏有机物时，微生物还可以消耗自身的原生质，进行所谓的内源反硝化。
反应式如下：C5H7O2N+4NO3-→5CO2+NH3+2N2+4OH-
可见内源反硝化的结果是细胞原生质的减少，并会有NH3的生成，因此废
水处理中均不希望此种反应占主导地位，而应提供必要的碳源。
2.短程硝化反硝化脱氮
传统的全程硝化反硝化，一直是国内外广泛采用的废水脱氮工艺，能有效地去除废水中的氮，并且若不经过完全硝化产生HNO2，有一定的好氧性和毒性，影响出水COD和受纳水体的溶解氧，对受纳水体和人是不安全的，应避免出现HNO2。
另外，氨在自然生物氧化过程中，NH4+→NO2-可释放242.8~351.7kJ/moL 的能量，亚硝酸盐从中获取5%~10%的能量。
NH4-→NO3-可释放64.5~87.5kJ/moL的能量，硝酸菌从中可获取5%~10%的能量，是亚硝化菌有效利用能量的四分之一到五分之一，要达到相同的能量，硝酸菌氧化NO2-量必须达到亚硝酸菌氧化NH4+量的4~5倍，因而在稳定状态下不会有HNO2积累，氨会被氧化成硝酸。
但NO3-的生成不仅延长了脱氮反应历程，还造成了能源和外加碳源的浪费。
实际上，氨被氧化为硝酸盐是由两类独立的细菌(即亚硝酸菌和硝酸菌)催化完成的，它们的亲缘关系并不密切，生理特征存在着明显的差异；对于反硝化菌，无论NO2-还是NO3-都可以作为最终受氢体，因此，生物脱氮也可以经NH4+→NO2-→N2的途径完成，这就是短程硝化反硝化生物脱氮技术。
2.1短程硝化反硝化机理
短程硝化反硝化生物脱氮也可称为亚硝酸型生物脱氮，它是通过控制特殊的环境条件抑制硝酸菌的生长，使系统中的亚硝酸菌成为优势菌种，从而将废水中NH4+-N的氧化控制在NO2-阶段，形成NO2-的积累，阻止亚硝酸的进一步硝化，然后直接进行反硝化，形成NH4+→NO2-→N2的脱氮过程。
其中反硝化菌直接以NO2--N为最终受氢体进行反硝化脱氮的过程。
2.2 短程硝化反硝化技术特点
1) 短程硝化反硝化由于节省了氧化NO2--N为NO3--N的步骤，所以提高了硝化反应速率，缩短硝化反应时间，减小反应池容积，节省基建投资。
2) 将NH4+-N的氧化控制在NO2--N阶段然后直接进行反硝化，可以节省25％的供氧量，40％左右的有机碳源，并且在硝化过程减少产泥24％～33％，反硝化过程中减少产泥50％。
3) 在短程硝化反硝化脱氮方式中，虽然在脱氮反应初期存在来自阻碍作用的NO2--N段停滞期，但NO2--N的还原速率仍然比NO3--N的还原速率大。
4) 全程硝化反应中的限制因子是亚硝化单胞菌属增长速度，其最适宜的pH 值(7.8-8.8)与维持短程硝化方式所需要的pH值范围是一致的，因此，在短程硝化中它承受的极限污泥负荷范围要比全程硝化大。
3.短程硝化反硝化过程实现的控制因素
如何控制不同作用的影响因素，可以影响硝化形式，从而实现亚硝酸盐积累。
影响短程硝化的因素主要有温度、DO浓度、pH值、游离氨浓度(FA)、泥龄及有毒物质。
3.1 温度
生物硝化反应在4℃～45℃内均可进行：在12℃～14℃下，活性污泥中硝酸菌活性受到严重抑制，出现HNO2积累；15℃～30℃下，硝化过程形成的NO2-可完全被氧化成NO3-；温度超过30℃后又出现NO2-的积累。
3.2 DO浓度
亚硝酸菌氧饱和常数一般为0.2 mg/L～0.4 mg/L，硝酸菌为1.2 mg/L～1.5 mg/L，低DO下亚硝酸菌大量积累。
3.3 pH值
亚硝酸菌的适宜pH值在7.0～8.5，而硝酸菌的适宜pH值在6.0～7.5。
反应
器中pH低于7，则整个硝化反应受抑制pH升高到8以上，则出水HNO2浓度升高。
3.4 游离氨
游离氨对硝酸菌和亚硝酸菌的抑制浓度分别0.1mg/L~1.0 mg/L和10mg/L~150mg/L。
当游离氨的浓度介于两者之间时，亚硝酸菌能够正常增殖和氧化，硝酸菌被抑制，发生亚硝酸的积累。
3.5 有毒物质
有毒物质一般是指酚、氰及重金属离子等，主要存在于工业废水中，由于硝酸菌对环境较为敏感，废水中的毒性物质对亚硝酸盐氧化过程有明显的抑制作用。
相对于亚硝酸菌，硝酸菌对环境的适应性慢，因而在接触有害物质的初期会受到抑制，出现亚硝酸积累。
但是毒性物质由于对人体和环境的有害性，不适合投加到水中。
3.6 泥龄
亚硝酸菌的世代周期比硝酸菌的世代周期短，因此可以通过缩短水力停留时间，使泥龄介于亚硝酸菌和硝酸菌的最小停留时间之间，系统中硝酸菌就会逐渐被冲洗掉，亚硝酸菌成为系统优势菌，从而形成亚硝酸型硝化。
4.短程硝化反硝化研究展望
短程硝化反硝化脱氮技术与传统生物脱氮相比，工艺操作、反应器构造、运行费用等都具有很大的优越性。
并且有降低能耗、节省碳源、污泥产量少等特点，且对于含氨较高和碳源不足的废水具有很大的应用价值。
但同时也存在一定的问题。
对影响亚硝酸积累的因素，理论解释还不充分，稳定的维持亚硝酸积累的途径有待于进一步认识与解决。
该技术毕竟发展的实践尚短，很多的技术工艺还仅限于实验室阶段，真正在工程应用中的很少，难以大规模推广应用。
随着研究的深入，以及人们对短程硝化反硝化的机理有一个比较清楚的认识之后，结合影响亚硝酸盐积累的因素综合考虑，若能发展一种能在常温下，适宜DO以及pH值条件下能稳定运行的短程硝化反硝化生物脱氮技术，将具有十分广阔的前景。