短程硝化反硝化技术
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。
短程硝化反硝化的研究详解
短程硝化反硝化的研究进展摘要短程硝化反硝化技术主要用于处理高氨氮质量浓度和低C/N比的污水。
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。
本文探讨了短程硝化反硝化的机理并对氨氧化菌的分子生物学研究进行了分析，同时探讨了A/SBR工艺的应用。
关键词短程硝化反硝化氨氧化菌A/SBR1 引言近年来，随着工业化和城市化进程的不断提高，大量氮、磷等营养物质进入水体，水体富营养化的现象日益严重，由于常规的活性污泥工艺硝化作用不完全，反硝化作用则几乎不发生，总氮的去除率仅在10%～30%之间，出水中还含有大量的氮和磷[1]。
因此，只有对常规的活性污泥法进行改进，加强其生物脱氮功能，才能解决日益突出的受纳水体“富营养化”问题。
目前，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对于处理这种污水在经济和技术上均具有较高的可行性。
短程硝化反硝化技术已成为脱氮领域研究的热点。
其研究内容主要集中在实现氨氧化菌在反应器的优势积累、构造适于氨氧化菌长期稳定生长并抑制亚硝酸氧化菌的最佳环境因素、优化过程控制模式实现持续稳定的短程硝化等。
2 短程硝化反硝化的机理生物脱氮包括硝化和反硝化两个反应过程。
第一步是由氨氧化菌( ammonium oxidition bacteria，AOB) 将NH4-N氧化NO-2-N的亚硝化过程;第二步是由亚硝酸氧化菌( nitrite oxidition bacteria，NOB) 将NO-2-N氧化为NO-3-N的过程。
然后通过反硝化作用将产生的NO-3-N经由NO-2-N、NO或N2O转化为N2，NO-2-N 是硝化和反硝化两个过程的中间产物。
V oets等(1975)在处理高浓度氨氮废水的研究中，发现了硝化过程NO-2-N积累的现象，首次提出了短程硝化反硝化生物脱氮的概念[2]。
短程硝化反硝化技术研究进展
短程硝化反硝化技术研究进展短程硝化反硝化技术是一种能够高效去除废水中氨氮的技术，近年来在废水处理领域受到了广泛关注。
本文将对短程硝化反硝化技术的定义、原理、应用以及研究进展进行综述，并分析其存在的问题和未来发展方向。
一、短程硝化反硝化技术的定义与原理短程硝化反硝化技术是一种利用微生物将废水中的氨氮转化为硝酸盐，然后经过反硝化作用将硝酸盐还原为氮气的过程。
这一过程通常发生在同一容器或同一系统中，通过提高氨氮转化效率和减少氮素排放量来实现废水的高效处理。
短程硝化反硝化技术的原理主要基于厌氧颗粒污泥技术。
在一个薄膜生物反应器中，通过在厌氧区内添加适量的反硝化菌，并在硝化区内供氧，实现了氨氮的转化和去除。
在硝化区，氨氮被氧化为亚硝酸盐，然后通过膜壁进入反硝化区进行反硝化过程。
通过这种方式，可以在相对较短的距离内完成硝化和反硝化过程，提高氨氮的去除效率。
二、短程硝化反硝化技术的应用1. 市政废水处理：短程硝化反硝化技术可用于大型污水处理厂的废水处理过程中。
通过优化系统操作条件和生物反应器设计，可以高效去除废水中的氨氮，并减少对环境的负面影响。
2. 工业废水处理：短程硝化反硝化技术也可以应用于工业废水处理。
例如，在农业养殖行业中，废水中的氨氮是一种主要的污染物，使用短程硝化反硝化技术可以有效降低氨氮排放量，减少水体的污染。
三、短程硝化反硝化技术研究进展1. 进一步提高氨氮去除率：目前，研究人员正致力于优化短程硝化反硝化技术，进一步提高氨氮去除率。
一种方法是改进厌氧区内菌群的结构和功能，提高其对氨氮的吸附和转化能力。
另一种方法是优化氧化区内的条件，提高硝化菌对氨氮的氧化效率。
2. 深入研究硝化反硝化菌的特性：硝化反硝化菌是短程硝化反硝化技术中的关键微生物。
深入研究这些菌的特性和代谢途径，对于提高技术的应用效果和改进反应器性能具有重要意义。
一些研究表明，通过工程菌群，可提高菌群的氨氮转化效率。
3. 探索新型反应器设计和操作策略：新型反应器设计和操作策略是进一步发展短程硝化反硝化技术的关键。
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。
短程硝化反硝化速率
短程硝化反硝化速率短程硝化反硝化速率是污水处理过程中一个重要的生物反应过程，涉及到有机氮和氨氮的转化。
本文将从短程硝化反硝化的定义、影响因素、研究进展等方面进行阐述，以便读者更好地了解这一生物反应过程。
一、短程硝化反硝化的定义短程硝化反硝化是指在同一个反应器内，通过控制条件，使得硝化反应和反硝化反应同时进行的过程。
这个过程中，有机氮和氨氮在微生物的作用下转化为硝酸盐和氮气，从而实现废水中氮素的去除。
二、影响因素1.温度：短程硝化反硝化的速率受温度影响较大。
一般来说，高温条件下有利于硝化反应的进行，而低温条件下则有利于反硝化反应的进行。
因此，在污水处理过程中，需要根据实际情况控制反应器内的温度。
2.pH值：pH值也是影响短程硝化反硝化的重要因素。
硝化反应的最佳pH值范围为7.0-8.5，而反硝化反应的最佳pH值范围为6.0-7.0。
因此，在同一个反应器内实现短程硝化反硝化，需要控制pH值在适宜的范围内。
3.氧气浓度：氧气浓度对短程硝化反硝化也有重要影响。
在缺氧条件下，反硝化反应无法进行。
因此，在实现短程硝化反硝化的过程中，需要控制反应器内的氧气浓度。
4.碳源：碳源是反硝化反应的必要物质之一。
在缺少碳源的情况下，反硝化反应的速率会大大降低。
因此，在污水处理过程中，需要提供足够的碳源以支持短程硝化反硝化的进行。
三、研究进展近年来，随着人们对短程硝化反硝化研究的深入，越来越多的研究者开始关注如何提高这一过程的效率。
其中，通过优化反应条件、改变运行模式等方式来提高短程硝化反硝化的速率成为了研究的热点。
有研究表明，通过控制反应器的温度、pH值、氧气浓度等条件，可以显著提高短程硝化反硝化的速率。
例如，在适宜的温度和pH值条件下，通过提高氧气浓度可以促进硝化反应的进行；而在缺氧条件下，通过添加外部碳源可以加快反硝化反应的速率。
此外，一些新型的反应器也在研究中得到了广泛应用。
例如，膜生物反应器（MBR）可以通过膜的分离作用实现微生物的高效分离和富集，从而提高短程硝化反硝化的速率；而光生物反应器则可以利用光能进行反硝化反应，从而在降低碳源消耗的同时提高反硝化效率。
SMSBR处理焦化废水中的短程硝化反硝化
SMSBR处理焦化废水中的短程硝化反硝化短程硝化—反硝化(Shortcut nitrification and denitrification)是指将硝化控制在形成亚硝酸盐阶段，然后进行亚硝酸盐的反硝化。
该脱氮工艺可节省供氧量约25%；可节省反硝化所需碳源的40%，在C/N值一定的情况下可提高TN的去除率；可减少50%的污泥生成量，也减少了投碱量；缩短了反应时间，相应地减少了反应器容积。
短程硝化的标志是获得稳定高效的HNO2的积累，即亚硝酸化率(NO2-N/NOX-N)＞50%。
荷兰Delft技术大学开发的SHARON工艺，利用在较高温度(30～35 ℃)下硝酸盐细菌的生长速率明显低于亚硝酸盐细菌的特点，在完全混合反应器中通过控制温度和停留时间，将硝化菌从反应器中洗脱，使反应器中亚硝化细菌占绝对优势，从而使氨氧化控制在亚硝酸盐阶段［1］。
目前膜生物反应器(MBR)脱氮工艺形式多是建立在传统硝化—反硝化机理之上的两级或单级脱氮工艺，短程硝化反硝化现象在MBR工艺中体现得较少，Wouter Ghyoot［2］和W.J.Ng［3］在各自的MBR研究中都发现有一定程度的NO2-N积累(出水NO2-N/NOX-N＞50%)的现象，并对此进行了解释，但不够理想。
笔者在采用SMSBR处理焦化废水的研究中获得了高效稳定的短程硝化作用［4］，现对其作用过程及形成原因作一探讨。
1 试验内容和方法试验装置和试验设计详见参考文献［4］，试验过程中硝化效果受温度的影响很大，如表1所示。
由表1可见，硝化效果只在试验运行之初和温度再次回升后的两个阶段不受温度变化的影响。
试验发现，这两个阶段的硝化过程截然不同。
2 运行初期NH3-N的转化图1为运行初期进、出水NH3-N浓度的变化。
图2为温度变化对出水NO3-N和NO2-N的影响。
由图1可见，在9月27日—10月17日的前20 d里，硝化过程未受温度的影响，其去除效果仅与投加的碱量有关(图中出水NH3-N高于进水NH3-N的点是由于碱度过高抑制了硝化，而进水中含有机氮所致)。
短程硝化反硝化工艺的运行条件
短程硝化反硝化工艺的运行条件李星星一、短程硝化反硝化的脱氮机理及优势短程硝化反硝化生物脱氮工艺( Short Cut Nitrificat ion and Denitrification--SCND) 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，然后反硝化菌直接以NO2－-N为最终氢受体进行反硝化脱氮，及经过NH4＋→NO2－→N2的途径完成。
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。
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%。
二、短程硝化反硝化运行参数研究1、温度；生物硝化反应在4℃~45℃内均可进行，适宜温度为20℃~35℃，一般低于15℃硝化菌受到严重抑制，速率降低。
15℃~ 25℃下活性污泥中亚硝酸菌活性较硝酸菌差，不会发生亚硝酸盐的积累。
温度超过25℃时会发生亚硝酸盐的积累，且当温度超过30℃后可获得更高的亚硝酸盐积累。
升高温度不仅能加快亚硝酸菌的生长速率，还能扩大亚硝酸菌和硝酸菌在生长速率上的距离。
高温条件下，硝化菌的生长速度明显低于亚硝化菌，有利于实现短程硝化；但是大多数城市污水都属于低温低氨水，如果将大量的水升温、保温在30～35℃会增加污水处理成本。
故短程硝化反硝化主要用来处理城市污水二级处理系统中污泥消化上清液和垃圾渗滤液等高温高氨废水，利用高温（30℃～35℃）下亚硝化菌的增殖速率高于硝酸菌的生理特征，通过控制HRT大于亚硝酸细菌的世代时间并且小于硝酸菌的世代时间，淘汰硝酸菌，富集亚硝酸菌，从而稳定地实现短程硝化反硝化生物脱氮。
2、PH值；当pH 值较低时，水中较多的是氨离子和亚硝酸，有利于硝化过程，因此无亚硝酸盐的积累。
短程硝化反硝化工艺的运行条件
短程硝化反硝化工艺的运行条件李星星一、短程硝化反硝化的脱氮机理及优势短程硝化反硝化生物脱氮工艺( Short Cut Nitrificat ion and Denitrification--SCND) 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，然后反硝化菌直接以NO2－-N为最终氢受体进行反硝化脱氮，及经过NH4＋→NO2－→N2的途径完成。
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。
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%。
二、短程硝化反硝化运行参数研究1、温度；生物硝化反应在4℃~45℃内均可进行，适宜温度为20℃~35℃，一般低于15℃硝化菌受到严重抑制，速率降低。
15℃~ 25℃下活性污泥中亚硝酸菌活性较硝酸菌差，不会发生亚硝酸盐的积累。
温度超过25℃时会发生亚硝酸盐的积累，且当温度超过30℃后可获得更高的亚硝酸盐积累。
升高温度不仅能加快亚硝酸菌的生长速率，还能扩大亚硝酸菌和硝酸菌在生长速率上的距离。
高温条件下，硝化菌的生长速度明显低于亚硝化菌，有利于实现短程硝化；但是大多数城市污水都属于低温低氨水，如果将大量的水升温、保温在30～35℃会增加污水处理成本。
故短程硝化反硝化主要用来处理城市污水二级处理系统中污泥消化上清液和垃圾渗滤液等高温高氨废水，利用高温（30℃～35℃）下亚硝化菌的增殖速率高于硝酸菌的生理特征，通过控制HRT大于亚硝酸细菌的世代时间并且小于硝酸菌的世代时间，淘汰硝酸菌，富集亚硝酸菌，从而稳定地实现短程硝化反硝化生物脱氮。
2、PH值；当pH 值较低时，水中较多的是氨离子和亚硝酸，有利于硝化过程，因此无亚硝酸盐的积累。
短程硝化反硝化
短程硝化反硝化由于在这些生物处理系统中，硝化及反硝化发生在相同的条件下或同一处理空间内，称该现象为同步硝化反硝化（simultaneous nitrification and dinitrification,SND）。
传统的硝化过程包括亚硝化阶段和硝化阶段, 分别由亚硝化细菌和硝化细菌来完成, 将NH4+ 依次转化为NO2- 和NO3-。
反硝化过程是通过反硝化细菌将NO2- 或NO3- 作为电子受体转化为N2。
短程硝化反硝化就是通过分别培养驯化亚硝化细菌和反亚硝化聚磷菌, 通过亚硝化细菌将NH4+ 在亚硝化作用下转化为NO2-, 然后不经NO3- 的生成过程直接由反亚硝化聚磷细菌将NO2- 转化为N2 的过程。
优点：（1）将硝化和反硝化反应控制在同一个反应器中，可省去一个反应池或减少反应器容积，缩短反应时间；（2）硝化过程中消耗的碱度和反硝化过程中产生的碱度相互抵消，能有效保持反应器中的pH 稳定。
常规的生物脱氮过程中：硝化作用阶段进行曝气通常需要消耗大量的能量，反硝化作用阶段则需要有机碳源的额外加入。
短程硝化反硝化之所以能够实现, 主要是由于亚硝化过程和硝化过程是氨氮氧化过程中依次进行的过程, 在硝化过程中通过控制适当的条件完全可以把两者分开。
另外, 从微生物学角度分析, 亚硝化细菌和硝化细菌之间的关系并不密切, 并无进化谱的关联性, 运行过程中通过控制适宜的环境条件可以培养出亚硝化细菌。
影响因素：温度影响：生物硝化反应适宜温度为20～35℃,一般低于15℃硝化速率降低, 12～14 ℃下活性污泥中硝酸菌活性受到更严重的抑制,出现HNO2积累。
15～30 ℃范围内,硝化过程形成的亚硝酸可完全被氧化成硝酸。
温度超过30℃后又会出现HNO2积累。
ｐＨ：随着硝化反应的进行,硝化过程产生的酸使水ｐＨ不断下降。
亚硝酸菌要求的最适ｐＨ在7～8.5，硝酸菌为6～7.5。
反应器中ｐＨ低于7则整个硝化反应会受到抑制。
不同工艺的短程硝化反硝化过程研究
以
为横坐标，以
为纵坐标，对式（6）进行线性拟合，
结果如图3-3所示，直线的截距为 ，斜率为
。
据图求得：
Vmax=0.00066 mgNO2--N/(mgVSS·h)
KSSN+SSN+KNKS=66.157
图3-3 短程反硝化动力学模型参数分析
不同工艺的短程硝化反硝化过程研究
2、运行情况及动力学分析 （2）短程反硝化过程动力学参数的计算
反硝化过程受双重基质的限制，在短程反硝化过程中，基质降 解受NO2-浓度和有机物浓度的限制，假设反硝化过程符合Monod方 程，因此用双重Monod模型方程来描述:
（4）
带入缺氧区物料平衡方程
得 取倒数
（5） （6）
不同工艺的短程硝化反硝化过程研究
2、运行情况及动力学分析
（2）短程反硝化过程动力学参数的计算
不同工艺的短程硝化反硝化过程研究
2、反硝化过程模型构建及参数测定
• 亚硝酸盐降解总方程 • 反硝化平衡方程
不同工艺的短程硝化反硝化过程研究
2、反硝化过程模型构建及参数测定
• 亚硝盐降解方程 • 整理得
不同工艺的短程硝化反硝化过程研究
2、反硝化过程模型构建及参数测定
• 第一步：控制KNO<< SNO; KS<< S » SNO/(KNO+ SNO)≈1; S/ (KS+ S)≈1 » (-1)/XH · dSNO/dt= qN 可确定qN
（0）
式中： YH,N —反硝化菌产率系数； u —反硝化菌最大比增殖速率，h-1； KN —亚硝酸盐氮的半饱和常数，mg·L-1； SN—BAF 反硝化过程中不同时刻亚硝酸盐氮浓度，mg·L-1； S—投加碳源浓度（COD），mg·L-1； KS—有机物的半饱和常数，mg ·L-1； X—BAF 反应器的当量生物膜的量，mg·L-1；
短程硝化-反硝化
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+4NH 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-2NO 还是-3NO 均可以作为最终受氢体，因而整个生物脱氮过程也可以经+4NH →2HNO →2N 这样的途径完成。
早在1975年V oet 就发现在硝化过程中2HNO 积累的现象并首次提出了短程硝化—反硝化生物脱氮( Shortcut nitrification —denitrification ，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2HNO 阶段而终止，随后进行反硝化。
已有研究大多基于小型反应器内的间歇悬浮生长工艺[1]，对氮的去除率偏低[2]，对接触氧化系统中进行常温下短程脱氮工艺的研究较少。
短程生物脱氮具有以下特点[3、4]：①对于活性污泥法，可节省氧供应量约25 %，降低能耗；②节省反硝化所需碳源40 %，在C/ N 比一定的情况下提高TN 去除率；③减少污泥生成量可达50%；④减少投碱量；⑤缩短反应时间，相应反应器容积减少。
因此这一方法重新受到了人们的关注。
短程硝化的标志是稳定且较高的2HNO 积累即亚硝酸化率较高[N NO --2/ (N NO --2+N NO --3)至少大于50%以上]。
在不对氨态氮氧化产生较大影响的前提下，抑制亚硝酸盐的氧化过程，获得稳定的亚硝酸盐积累，是成功实现短程硝化反硝化工艺的关键。
影响亚硝酸积累的因素主要有温度、pH 、氨浓度、氮负荷、DO 、有害物质及泥龄。
① 温度。
生物硝化反应在4～45℃内均可进行，适宜温度为20～35℃，一般低于15℃硝化速率降低，并且低温对硝化产物及两类硝化菌活性影响也不同。
同步硝化反硝化和短程硝化反硝化
同步硝化反硝化和短程硝化反硝化随着人类对环境保护意识的提高，对水体生态系统的关注愈发增加。
其中，氮循环作为生态环境中的重要一环，也备受关注。
在氮循环中，“同步硝化反硝化”和“短程硝化反硝化”是两个重要的过程，对于水体的氮素转化和利用具有重要的作用。
以下将从深度和广度的角度进行全面评估，以便更好地了解这两个过程。
1. 同步硝化反硝化的概念同步硝化反硝化是指在同一微生物体内，氨氮直接转化为硝酸盐，然后直接再被还原为氮气的过程。
这一过程通常由单一微生物完成，也被称为全硝化或类全硝化反应。
在自然界中，同步硝化反硝化主要由厌氧异养细菌完成，这些细菌具有很强的氨氧化和硝化能力，能够将氨氮快速氧化为亚硝酸盐，然后在厌氧条件下迅速还原为氮气，从而将氨氮转化为无害的氮气释放到大气中。
2. 短程硝化反硝化的概念短程硝化反硝化指的是在很短的时间和空间内，氨氮被氧化为硝酸盐然后迅速还原为氮气的过程。
这一过程通常发生在水体底泥或水体微缝隙中，因此被称为短程硝化反硝化。
在水体中，短程硝化反硝化通常由微生物和底泥中的细菌完成，底泥中的微生物可以迅速氧化水体中的氨氮为硝酸盐，然后水体中的细菌则可以迅速还原硝酸盐为氮气，从而在水体中形成短程硝化反硝化过程。
3. 两者的联系和区别同步硝化反硝化和短程硝化反硝化虽然是两种不同的氮素转化过程，但它们之间也存在着联系和区别。
联系在于，两者都是对氨氮进行氧化和还原的过程，最终都将氨氮转化为无害的氮气释放到大气中。
而区别在于，同步硝化反硝化主要发生在水体中的微生物体内，而短程硝化反硝化则主要发生在水体底泥和微缝隙中，两者的位置和速率都存在较大差异。
在我们对同步硝化反硝化和短程硝化反硝化进行全面评估之后，可以发现两者在氮素转化和利用过程中都起着非常重要的作用，对于维护水体生态系统的健康具有重要意义。
总结回顾：通过全面的评估和深入的探讨，我们对同步硝化反硝化和短程硝化反硝化有了更深入的理解。
也了解到两者在水体氮素转化中的重要性和作用。
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探究》1. 简介在生物地球化学循环中，氮的转化一直是一个备受关注的话题。
而氮的硝化和反硝化过程在土壤中起着非常重要的作用。
其中，短程硝化反硝化和同步硝化反硝化是两种不同的氮代谢过程，它们在土壤氮素循环中具有重要意义，对于提高农作物产量和减少氮素污染具有重要意义。
2. 短程硝化反硝化的概念和作用短程硝化反硝化是指在土壤中氮素的硝化和还原反应发生在短程内的过程。
这种过程对氮素的循环和转化有着重要影响。
在土壤中，当氨和铵等氮化合物被微生物氧化为亚硝酸盐和硝酸盐时，就发生了硝化过程。
而硝酸盐在一定的环境条件下会被还原为氮气放出，这就是反硝化过程。
短程硝化反硝化过程的存在，有助于减少土壤中氮素的损失，从而提高土壤的氮素利用效率。
3. 同步硝化反硝化的概念和作用同步硝化反硝化是指在土壤中氮素的硝化和还原反应同时进行的过程。
在这种氮素转化过程中，硝化和反硝化同时进行，能够更高效地利用土壤中的氮素，并且可以减少硝酸盐在土壤中积累的速度。
这种氮素转化方式对于农作物生长和土壤健康具有积极的意义。
4. 对短程硝化反硝化与同步硝化反硝化的理解和观点短程硝化反硝化和同步硝化反硝化是两种不同的氮素转化方式，它们对土壤氮素的循环和植物的氮素利用具有重要的影响。
短程硝化反硝化可以减少氮素的损失，提高土壤氮素的利用效率，但在一些情况下也可能导致硝酸盐在土壤中的积累。
而同步硝化反硝化则能够更加高效地利用土壤中的氮素，并且减少硝酸盐的积累。
在不同环境条件下，两种氮素转化方式都有其独特的作用和意义。
总结短程硝化反硝化和同步硝化反硝化是两种重要的氮素转化方式，它们对土壤氮素循环和植物生长具有重要的影响。
合理利用这些氮素转化方式，能够提高农作物的产量，减少氮素的损失，并且有利于保护土壤和环境。
加强对于这些氮素转化方式的研究和应用，对于推动可持续农业和环境保护具有深远的意义。
个人观点和理解就我个人的观点来看，在未来的农业生产中，需要更加重视土壤中的氮素管理。
短程硝化反硝化
短程硝化反硝化
1、定义介绍：
短程硝化反硝化是利用硝酸菌和亚硝酸菌在动力学特性上存在的固有差异，控制硝化反应只进行到NO2--N阶段，造成大量的NO2--N累积，然后就进行反硝化反应。
2、工艺流程介绍：
正常硝化是NH3生成亚硝酸根NO2-，进而生成硝酸根NO3-。
硝酸根在缺氧条件下，生产亚硝酸根，再进一步生产N2，称为反硝化。
短程硝化是指NH3生成亚硝酸根，不再生产硝酸根；而由亚硝酸根直接生成N2，称为短程反硝化。
短程硝化反硝化是指NH3---NO2----N2，即可以从水中氨氮去除的一种工艺。
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概念原理
目 录
ห้องสมุดไป่ตู้
2
短程硝化反硝化优势 实现途径
应用实例
3
4
目前常用的脱氮方法
物化法：吹脱法，离子交换法，折点氯化法 生物法：传统的生物脱氮法，新型生物脱氮法
生物脱氮法是指通过 微生物的新陈代谢， 实现对氮的氧化还原 等一系列反应，使水 体中各种形态的氮转 变成为氮气或微生物 自身成分的脱氮方法。
Using Oxidation–Reduction Potential (ORP) and pH Value for Process Control of Shortcut Nitrification– Denitrification 废水来源：豆制品厂废水；温度（28±0.5℃）； 实验目的：通过pH以及ORP实现短程硝化反硝化的控制； 实验结果：分别作氧化还原电位一阶导数和pH值一阶倒数 随时间变化的曲线。 在短程硝化反硝化过程中，氧化还原电位的变化，PH曲 线都与有机物质的降解，硝化作用，反硝化作用都具有良 好的相关性； 最终的硝化作用与反硝化作用是通过曲线上的显著性的拐 点来判断的。因此ORP和PH值是实现短程硝化反硝化的 控制的可靠参数； 可以避免曝气量过多导致的丝状污泥膨胀，并且可以节约 能源。
实验结果：
Do：5.7mg· L-1→2.7mg· L-1时，没有发生短程硝化 现象。 Do：1.7mg· L-1时，NO2-开始积累，Do↓→ NO2- ↑， 当Do降至0.7mg· L-1 ， NO2-积累达到最大值（大于 65%）；同时此期间氨氮的去除率没有被影响，始 终大于98%。然而，当Do降低到 0.5mg· L-1时，氨 氮去除率受到影响，当曝气结束时，在出水中检测 未硝化的氨氮。
附页
在低温下仍主要以亚硝酸盐积累为 主，亚硝化率维持在88.6%。硝化 545min才能完成。
硝化时间16℃是26℃的倍2.3；通过计算比氨氧化速率和比反硝化速率可知降低 温度对于短程系统硝化反应的影响要大于反硝化的影响。
泥龄影响
废水类型：焦化废水； 反应器：采用一体化膜序批式生物反应器（SMSBR） 实验结论：提出短程硝化现象并非是由pH值和氨浓度或氨 负荷所引起，而是由于泥龄太长所产生的微生物代谢产物 抑制了硝化反应过程中的硝酸盐细菌的结果。但是至于是 什么物质组分还需进一步研究确定。 反应器中投加PAC后好氧段出水NO3--N和NO2--N浓度的对 比发生了明显改变,即NO3--N浓度↑而NO2--N浓度↓,后经多次 测试都得出相同结果,其原因是由于活性炭对抑制物产生了 吸附作用,使其对硝酸盐细菌的抑制减弱,至于微生物代谢产 物中起决定性作用的物质组分还需进一步研究确定。
高盐度废水
废水来源：海水与生活污水按不同比例配制； 温度：25℃，pH：8.5~9
氨氮
亚硝氮
试验结果：
硝化过程中，含盐量↑→氨氮的降解速度↓； 含海水50%的废水2h：氨氮去除率就达到50%以 上，4h：氨氮去除率达到80%以上； 含盐量↑→亚硝酸盐↑,亚硝化率提高； 反硝化阶段由于积累的亚硝酸盐较多，反硝化时 间也就越长。这说明含盐量的提高对氨氮的降解 与亚硝酸盐的积累有促进作用。 在废水的短程脱氮生物处理过程中，适当的增加 盐度将有助于增强亚硝酸菌的活性，增加硝化阶 段亚硝酸盐的积累，缩短反应时间，有利于短程 硝化反硝化的维持。
温度影响
适宜温度：28~40℃
常温低温条件下对硝化反硝化影响
污水来源：生活污水，接种污泥：污水处理厂回流污泥； 温度变化范围：10～28℃；
亚硝化率始 终维持在 78.8%以上
26℃
16℃
以NO2- -N积累为主，NO3- -N始终低 于5mg· L-1，亚硝化率达到了91.2%。 硝化240min完成。
短程硝化反硝化在硝化过程中可少产泥
24%～33%，在反硝化过程中可少产泥 50%。
反应时间及容积减少机理
亚硝酸菌世代周期比硝酸菌的世代周期
短，泥龄也短，控制在亚硝化阶段易提 高微生物浓度和硝化反应速度，缩短硝 化反应时间，从而可以减少反应器容积， 节省基建投资。
实现途径→影响因素
DO浓度
The integration of methanogenesis with shortcut nitrification and denitrification in a combined UASB with MBR
废水成分：含有机 碳和氯化铵的低强 度合成废水 处理工艺：升流式 厌氧污泥床(UASB) 和好氧生物膜反应 器(MBR)处理 温度：28~30 ℃、 pH ：7.8-8.1
潜在优势
在硝化阶段可节约25%左右的需氧量，降
低了能耗； 在反硝化阶段减少了约40%的有机碳源， 降低了运行费用； 减少了50%的污泥产量； 缩短反应时间，相应的减少反应器的容积；
减少需氧量和碳源机理
硝化阶段 反硝化阶段
污泥产量减少机理
通过表观产率系数计算：
亚硝酸菌： 0.04～0.13gVSS/gN 硝酸菌： 0.02～0.07 gVSS/gN 亚硝酸反硝化菌 ：0.345gVSS/gN 硝酸反硝化菌： 0.765gVSS/gN
优势：相比物化方法， 生物法更加节约成本， 节约资源，效果明显， 处理费用低，不产生 二次污染等特点，因 此在工程上广泛运用。
传统生物脱氮与短程硝化反硝化
传统生物脱氮过程：
短程硝化反硝化过程：
NH4+
硝化阶段
NO2-
N2
反硝化阶段
反硝化过程中对于反硝化菌，硝酸盐和亚硝酸 盐都可以作为电子受体。因此，就生 物 脱 氮 而 言 ， 硝亚硝酸盐和亚硝酸 盐 都 可 以作为电子受体。因此，就生物脱氮 而 言 ， 硝 化 过 程 中 的“ NO2-→NO3-”与反 硝化过程中“NO3- → NO2-”是一段多走的路程， 将其从工艺中省去同样能实现废水脱氮。
氧化还原电位（ORP） 和pH值
反应器类型
影响 因素
温度
污泥泥龄
抑制剂
Do浓度影响
废水来源：以人工配制高氨氮废水作为处理对象； 实验目的：溶解氧浓度对短程硝化的影响试验；
氨的去除率
亚硝酸盐积累率
□ NH4+ in ；◆ NH4+ out ； ●NO2- out ；× NO3- out ；
Nitrification with high nitrite accumulation for the treatment of wastewater with high ammonia concentration
投加抑制剂影响
温度：23℃，最初pH：7.6~7.8，
抑制剂：次氯酸钠（NaOCl）
AOB/NOB
废水来源：人工配制；污泥来源：污水处理厂
曝气终点 加氯点
1～9天：氯化作用并 不明显，没有亚硝酸 盐积累，说明一开始 并没有其抑制作用； 10～17天：亚硝酸盐 有微弱的积累量；随 后的三天内，明显的 抑制，第20天：亚硝 态氮占绝大多 数， 硝态氮不到1mg/L； 硝化的第二阶段完全 被抑制。
结 果
实验
图中显示随着回流比从50%提高到800%， TN的去除率48.1%增加到82.8%，NH4+的 去除率始终保持在98.2%，说明NH4+的去 除率与回流比没有关系。
图中显示UASB+MBR联合系统对TOC的去 除效果要明显优于单一系统的处理效果， 达到98%以上，且UASB在整个处理过程中 占主导地位。