厌氧消化反应器过程动力学模型
污水处理中的厌氧工艺与硝化反硝化
05
未来展望
技术改进与创新
开发新型厌氧反应器
针对现有厌氧反应器的不足，研究新型反应器以提高处理效率、 降低能耗和减少污泥产量。
强化生物脱氮技术
深入研究硝化反硝化机理，优化生物脱氮工艺，提高脱氮效率，降 低处理成本。
引入人工智能与自动化技术
利用人工智能和自动化技术对污水处理过程进行智能监控和优化控 制，提高处理效率。
反硝化原理
硝酸盐在反硝化细菌的作用下，被还 原成氮气。这个过程需要缺氧或厌氧 环境，并利用有机物作为电子供体。
硝化反硝化的种类
同步硝化反硝化
在同一反应器中同时进行硝化和反硝化过程 。
异步硝化反硝化
在两个不同的反应器中分别进行硝化和反硝 化过程。
反硝化除磷
在反硝化过程中同时去除磷元素。
03
厌氧工艺与硝化反硝 化的比较
硝化反硝化
适用于处理含有较高氨氮和磷的废水，如生活污水、工业废水等。
优缺点的比较
厌氧工艺的优点包括能够回收能源、 产生较少的剩余污泥等；缺点是处理 时间较长、产出的沼气需要妥善处理 。
硝化反硝化的优点包括能够去除高浓 度的氨氮和磷、减少水体富营养化风 险等；缺点是需要提供充足的氧气、 较高的能耗和较高的投资成本。
04
厌氧工艺与硝化反硝 化的应用实例
厌氧工艺的应用实例
厌氧消化池
用于处理高浓度有机废水，通过厌氧微生物的分解作用，将有机物转化为甲烷和二氧化 碳。
厌氧滤池
适用于处理低浓度有机废水，通过填充生物滤料，使厌氧微生物附着生长，对有机物进 行降解。
硝化反硝化的应用实例
活性污泥法
利用好氧微生物降解有机物，同时进行 硝化反应将氨氮转化为硝酸盐，再通过 反硝化作用将硝酸盐还原为氮气，实现 脱氮。
全污水处理厂数学模拟的BioWin模型
考虑污泥处理工艺 及其对主流工艺 影响的整体优 化( 见图 1) 。随着水污染控制要求的提高, 污水处理 厂出水氮磷的排放标准也变得更加严格。因此, 目 前污水处理厂的数学模拟已经朝全污水处理厂模拟 的方向发展, 着眼于污水处理厂整体的优化设计和 运行。全污水处理厂数学模拟是污水处理厂节能减 排方案分析和评价的重要工具。BioWin 数学模型 即是 一个 典 型的 全 污 水 处理 厂 的 数 学模 型。 Bio Win 已经经过十多年的开发并且已经在工程中 得到广泛应用。为了对全污水处理厂的数学模拟有 一个全面的了解, 本文将对 BioWin 数学模型的主 要特征做一综合的 介绍 ( 更详 细的可参考 Env iroSim 2007a, b) 。 1 全污水处理厂的 BioWin 数学模型
然后用这个基本速率乘以反映细菌生长的不同环境条件溶解氧条件亚硝酸盐和硝酸盐存在与和营养盐氮磷限制的条件以及p抑制情况给水排水vol134增刊2008161城市污水处理厂各种活性污泥模型的主要特征比较模型名称asm1asm3asm2dadm1biowin发表时间更新时间198719991999200219912007模型类型和厌氧消化旁流处理工艺状态变量数1312192650模型参数个数19387340246参数的有效范围模型校正的工作量中等实际工程应用广泛较少广泛较少广泛精确预测tss硝化一步硝化一步硝化一步硝化两步硝化作为插入模型反硝化利用甲醇反硝化近似近似近似限制碱度替代碱度替代碱度替代co2nh3气体剥离盐的磷沉淀经验公式生物气体的产生ch4温度依赖性温度范围有830二个参数集有835全污水处理厂模拟要求活性污泥和厌氧消化模型之间的界面各种模型使用一组共同的状态变量代表有此功能
Carrousel氧化沟中的同时硝化
Carrousel氧化沟中的同时硝化/反硝化(SND)现象研究简介：在没有很明显的缺氧及厌氧段的活性污泥工艺中，人们曾多次观察到同时硝化/反硝化现象。
同时硝化/反硝化不需单独设置缺氧段，容易满足处理过程对碳源和碱度等条件的要求。
对反应过程很好地进行分析，将使其应用范围更广泛。
关键字：Carrousel氧化沟硝化反硝化SND前言在没有很明显的缺氧及厌氧段的活性污泥工艺中，人们曾多次观察到同时硝化/反硝化现象。
同时硝化/反硝化不需单独设置缺氧段，容易满足处理过程对碳源和碱度等条件的要求。
对反应过程很好地进行分析，将使其应用范围更广泛。
1、Carrousel氧化沟中的同时硝化/反硝化现象Carrousel氧化沟有很长的污泥龄，非常适合世代周期长的硝化细菌生长，进水p H值始终保持在7.0，污泥回流比1：1，系统中的污泥浓度MLSS在3000mg/L左右，污泥沉降比SV％70～85％，CODCr的去除率始终在95%以上。
Carrousel氧化沟溶解氧分布见图2，上层0.8～1.5mg/L，下层0.5～0.8mg/ L，两个曝气叶轮之间的溶解氧浓度是逐渐降低的，且下层溶解氧低于上层，但各沟道内并没有明显地形成缺氧段。
由图3各种形态氮变化可知，在6个沟道中氨氮始终保持很低的浓度，说明显著的硝化反应在这些沟道中发生，但TN在持续下降，硝态氮浓度基本保持不变，在沟道的各部分硝态氮的形成和消耗速度几乎相等，这就表明硝化及反硝化反应在Ca rrousel氧化沟中同时发生。
2、Carrousel氧化沟数学模型的建立Carrousel氧化沟是推流式与完全混合式反应器的最佳结合。
小试中叶轮1和2的转速较快，混合充分，将这两个反应区假设为理想的完全混合反应器。
叶轮3转速较慢，只起推动水流的作用，基本未起到充氧的作用，因此叶轮2后的各沟道与叶轮1、2之间的各沟道均假设为理想的推流式反应器，模式见图4。
对于Carrousel氧化沟工艺，其中两个完全混合反应器等体积，V1＝V3=0.0125 m3，溶解氧在1.0～1.5mg/L左右，为简化模型，在构建数学模型时分别将其规定为常数1.5和1.0mg/L。
膜生物反应器中同步硝化反硝化动力学模型
⑥
２０ Ｓｉ ｅｈ Ｅ ｇｇ ０ ８ ｃ．Ｔ ｃ． ｎｎ．
环 境 科 学
膜 生 物反 应 器中 同步硝 化 反硝 化动 力学模 型
蒋胜 韬 王 三 秀
（ 江 台州 学 院 ， 浙 台州 ３７０ １００）
摘
要
在 对硝化基础反应动力学和反硝化基础反应动力 学分 析的基础上 ， 建立 了一体 式膜 生物反应器 中的同步硝化反硝
浓度。
第一作者简介： 蒋胜韬 （９ Ｏ ） 男 ， １８ 一 ， 江西 吉安人 ， 士， 师。研 硕 讲
究 方 向 ： 染 治 理 。Ｅ ｍ ｉ： ｔ ＠ １６ ＣＢ。 水污 — ａｌ ｓ ０ ２ ．Ｏ ｊ８
亚硝化 菌和 硝化 菌 的反 应速 率 常数 见 表 １ 其 ，
６８ ２４
１ 同步硝化反硝化基础动力学
１ １ 硝 化反应 基础动 力学 ．
物， 依靠氨 氮 和 亚硝 酸盐 氮 的氧 化 获 得 能 量 生 长 ， 需要 氧气作 为呼吸 的最 终 电子 受 体 ； 反硝 化 细菌 大
多为 异养性兼性 厌氧 微 生 物 ， 缺 氧 和低 溶解 氧 的 在
生 物硝化 是 在两 组 自养 型硝 化 细菌 ． 硝 酸 细 亚 菌和硝 酸细菌 的作 用 下 ， 氨氮 转化 为 硝态 氮 的反 将
型与异养 型 细 菌 的 动力 学 模 型相 似 。亚 硝 酸 细 菌 和 Ｎ ； Ｎ， Ｈ 一 以及硝 酸 细菌 和 Ｎ ；Ｎ 的关 系可 以用 Ｏ ．
Ｍｏｏ ｎ ｄ方程来表 示 ：
～
才 能合 成 。从微 观环境 角度 而言 ， 由于 Ｍ Ｒ中能够 Ｂ 存在 高浓度 的活性 污泥 ， 限制 了氧 气 向污 泥 絮体 内
反硝化 Ａ
第四讲-缺氧(反硝化)反应
0 . 1 C 3 C 2 0 . 1 H 5 O N 3 4 0 . 1 H O O 3 0 4 . 0 C 5 H 8 7 3 N 1 2 0 . 0 8 2 N O 2 0 . 6 1 2 H 3 5 2 0 . 1 H C 2 8 O 5 5 0 . 0 C O 2 4 6
率，其影响可用下式表示：
' D
m
CN DKsNCN
一般认为当废水中的BOD5/TKN大于3～5时，可无需外加碳源，否则需另外 投加有机碳源。外加碳源大多投加甲醇，因它被氧化分解后的产物为CO2和 H2O，不留下任何难以分解的中间产物，而且能获得最大的反硝化速率，一 般来说，该速率为无外加碳源时的四倍。以甲醇为碳源时，碳源浓度对反硝
NO3Fe(III) SO42-
N2，CO2
Fe(II), CO2
H2S, CO2 CH4, CO2
一、反硝化的作用机理
反硝化作用的定义
• 生物反硝化过程是指在无氧或低氧条件 下，微生物将硝酸盐氮（NO3--N）和亚 硝酸盐氮（NO2--N）还原成气态氮的过 程。
• 参与这一过程的微生物称为反硝化菌， 是一类兼性厌氧微生物。
0.349
0.601
0.575
1.212
0.084
表观C/N 2.37 2.05 1.40 1.79 1.91
1.72 2.12
城市污水的反硝化速率
第一阶段反硝化速率最快，为50mg(NO3—N)/L·h，共持续5—15min，第二阶段反 硝化速率为16 mg(NO3—N)/L·h，直至全部碳源耗光，第三阶段是内源呼吸反硝化 速率，为5.4 mg(NO3—N)/L·h。
化的影响可用Monod
公式进行模拟。
厌氧氨氧化反应器资料总结
厌氧氨氧化反应器资料总结厌氧氨氧化反应器的工作原理主要是依靠两种细菌的协同作用。
第一种是厌氧氨氧化细菌，它们能够在无氧条件下将氨氮转化为亚硝酸氮。
第二种是硝化细菌，它们能够将亚硝酸氮转化为硝酸氮。
这两种细菌通过共生关系相互依存，实现了氨氮的转化和氮的去除。
在一个典型的厌氧氨氧化反应器中，底部设置有氨氧化反应区，顶部设置有硝化反应区。
气体通过底部进入氨氧化反应区，氨氧化细菌在这里将氨氮转化为亚硝酸氮。
然后，液体逐渐上升到硝化反应区，硝化细菌在这里将亚硝酸氮转化为硝酸氮。
最后，反应后的液体通过出口排出，经过一系列处理后即可达到排放标准。
1.可以处理高氮废水：与传统的生物处理方法相比，厌氧氨氧化反应器能够更有效地处理高氮废水。
这是因为厌氧氨氧化反应器可以同时进行氨氧化和硝化，减少了处理过程中对氮的要求。
2.能耗低：相比传统的氨氧化和硝化分离工艺，厌氧氨氧化反应器只需要一个反应器即可完成两个步骤的反应，减少了设备的能耗。
3.占地面积小：厌氧氨氧化反应器具有较高的处理能力，而且不需要额外的氧气供应设备，因此其占地面积较小，适用于空间有限的场所。
1.适宜的操作条件：厌氧氨氧化反应器对温度、pH值等操作条件有一定要求，需要根据具体情况进行调整和控制。
2.细菌的选择和培养：良好的反应效果依赖于良好的细菌活性。
因此，选择适宜的细菌种类并进行培养是关键的一步。
3.反应器的设计和运行：良好的反应器设计和运行可以提高处理效果。
需要根据具体情况设计反应器的结构和操作参数，并进行合理的操作和维护。
总之，厌氧氨氧化反应器是一种用于处理含氮废水的有效装置。
它具有处理能力强、能耗低和占地面积小等优点，但需要注意选择适宜的操作条件、细菌种类和反应器设计和运行。
未来，厌氧氨氧化反应器还有进一步的发展空间，可以通过改进反应器结构和提高细菌活性等方面来提高处理效果。
厌氧氨氧化与短程硝化反硝化的区别
厌氧氨氧化与短程硝化反硝化的区别厌氧氨氧化与短程硝化反硝化的区别，很多小伙伴容易搞混，本文从两个工艺本身的原理出发写一写两个工艺的异同点！有其他疑问的小伙伴可以到污托邦社区交流！1、短程硝化反硝化生物脱氮包括硝化和反硝化两个反应过程，第一步是由亚硝化菌将N H4+-N氧化为N O2--N的亚硝化过程；第二步是由硝化菌将N O2--N 氧化为氧化为N O3--N的过程；然后通过反硝化作用将产生的N O3—N 经由N O2--N转化为N2，N O2--N是硝化和反硝化过程的中间产物。
1975年V o e t s等在处理高浓度氨氮废水的研究中，发现了硝化过程中N O2--N积累的现象，首次提出了短程硝化反硝化脱氮的概念。
如下图所示。
比较两种途径，很明显，短程硝化反硝化比全程硝化反硝化减少了N O2-、N O3-和N O3-、N O2-两步反应，这使得短程硝化反硝化生物脱氮具有以下优点：1、可节约供氧量25%。
节省了N O2-氧化为N O3-的好氧量。
2、在反硝化阶段可以节省碳源40%。
在C/N比一定的情况下提高了T N 的去除率。
并可以节省投碱量。
3、由于亚硝化菌世代周期比硝化菌短，控制在亚硝化阶段可以提高硝化反应速度和微生物的浓度，缩短硝化反应的时间，而由于水力停留时间比较短，可以减少反应器的容积，节省基建投资，一般情况下可以使反应器的容积减少30%~40%。
4、短程硝化反硝化反应过程在硝化过程中可以减少产泥25%~34%，在反硝化过程中可以减少产泥约50%。
由于以上的优点，使得短程硝化-反硝化反应尤其适应于低C/N比的废水，即高氨氮低C O D，既节省动力费用又可以节省补充的碳源的费用，所以该工艺在煤化工废水方面非常可行。
2、厌氧氨氧化本文说的厌氧氨氧化是目前的主流的应用的工艺流程（彭永臻院士的短程反硝化暂时不介绍）。
A n a m m o x是在无氧条件下，以氨为电子供体、亚硝酸为电子受体，产生氮气和硝酸的生物反应。
缺氧反硝化反应
缺氧反硝化反应的定义
• 缺氧反硝化反应是指在厌氧或微氧条件下，微生物 将硝酸盐作为电子受体，将有机物或硫化物作为电 子供体，通过一系列酶促反应将硝酸盐还原成氮气 的过程。
02 缺氧反硝化反应的原理
反硝化细菌的种类与特性
反硝化细菌种类
反硝化细菌是一类能够将硝酸盐和亚 硝酸盐还原为氮气的微生物，包括假 单胞菌属、芽孢杆菌属、梭菌属等。
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Hale Waihona Puke 03缺氧反硝化反应在污水处理中具有较高的脱氮效率，且操作 简单，成本较低。
在土壤修复中的应用
1
缺氧反硝化反应在土壤修复中主要用于去除土壤 中的硝酸盐和氮元素，以改善土壤质量。
2
通过缺氧反硝化反应，可以将土壤中的硝酸盐还 原成氮气，从而降低土壤中的氮含量，改善土壤 的理化性质。
3
缺氧反硝化反应在土壤修复中具有较好的应用效 果，且对环境友好，具有较好的生态效益。
探索不同环境条件下缺氧反硝化反应的规律和影 响因素，了解其在自然环境和工程应用中的实际 效果和限制因素，提高反硝化效率。
加强跨学科合作，结合环境科学、化学、生物学 等多学科的理论和方法，深入探究缺氧反硝化反 应的机理和过程，推动反硝化技术在实际应用中 的创新和发展。
THANKS FOR WATCHING
反硝化细菌的基因组学研究
随着测序技术的发展，越来越多的反硝化细菌基因组被解析，有助于深入了解 其代谢机制和生态适应性。
反硝化酶的分子机制研究
反硝化酶是实现反硝化过程的关键酶，对其分子机制的研究有助于揭示反硝化 过程的调控机制。
缺氧反硝化反应的强化技术
生物膜反应器
通过在反应器中添加载体或使用生物 膜技术，提高反硝化细菌的附着和生 长，从而提高缺氧反硝化反应的效率 。
氧化沟中的同时硝化 反硝化(snd) 现
3 Carrousel 氧化沟中的同时硝化/ 反硝化现象 试验中 Carrousel 氧化沟有很长的污泥龄 ,
非常适合世代周期长的硝化细菌生长 ,同时由 于采用倒伞型叶轮来完成混合液在沟道内的循 环 ,会出现充氧受限制的区域 ,从而有利于反硝 化作用的发生. 进水 p H 值始终保持在 710 ,污 泥回 流 比 1 ∶1 , 系 统 中 的 污 泥 浓 度 ML SS 在 3000mg/ L 左右 ,污泥沉降比 ( SV) 70 %～85 % , CODCr的去除率始终在 95 %以上.
根据对实现同时硝化/ 反硝化系统的分析 表明 ,3 个主要的机理是造成 SND 的原因 :
(1) 反应器的混合形态 由于生物反应器 混合形态不均所形成的缺氧及/ 或厌氧段.
(2) 活性污泥絮凝体 (微环境理论) 由于 氧扩散的限制 ,在微生物絮体内产生溶解氧梯 度. 絮体外层溶解氧较高为好氧生物层 ,内层氧
学参数取 ASM1 中的推荐值 ,并根据实际温度 对参数进行微调. 采用龙格库塔法求解由 4 个 反应器组成的微分方程组 ,从而得出模拟的出 水水质 ,结果如图 6～9 所示.
图 7 氨氮浓度变化曲线 Fig. 7 Variation of N H3 in each ditch
模拟得到的溶解氧 (见图 6) 位于上层和下 层溶解氧之间 ,变化趋势与二者相符. 图 7 中氨 氮由于稀释作用先下降 ,在沟道 1 、2 之间由于 有机氮水解速率超过硝化速率使氨氮上升 ,在 随后的沟道中由于硝化作用加强而下降趋于稳 定.
Abstract :Reactors of impellers and ditches in Carrousel oxidation ditch are t he best combination of push flow reactors and complete mixing reactors. According to t his a new mat hematical model based on Activated Sludge Model No. 1 was put forward. The simultaneous nitrification and denitrification of Carrousel oxidation ditch process was validated in t he laboratory ,which was dynamic simulated by t he new model. The results tally well wit h pilot2scale experiment data. Keywords: Carrousel Oxidation Ditch ; simultaneous nitrification and denitrification ; activated sludge Model No. 1 (ASM1) ;dynamic simulation
硫自养反硝化技术
特点
该技术使用硫化物作为电子供体，在厌氧条件下实现反硝化脱氮，具有无需外加碳源、减少曝气量、降低能耗等 优点。
技术发展历程
起源
硫自养反硝化技术起源于20世纪90年代 ，随着对生物脱氮技术的深入研究而逐 渐发展。
VS
发展阶段
该技术经历了实验室研究、中试研究和工 程应用三个阶段，逐渐得到广泛应用。
研究现状与应用领域
03
硫自养反硝化技术应用
污水处理与资源回收
污水处理
硫自养反硝化技术可用于污水处理过程中， 通过将硫化合物添加到厌氧反应器中，促进 反硝化细菌的生长和代谢，从而将硝酸盐和 亚硝酸盐转化为氮气，实现脱氮目的。同时 ，该技术还可将有机物转化为生物固体，便 于后续处理和资源回收。
资源回收
在污水处理过程中，硫自养反硝化技术可将 有机物转化为生物固体，这些生物固体可进 一步处理用于生产肥料、燃料等资源。此外 ，该技术还可促进硫化物的生成，可用于生 产硫酸等化学物质。
硫自养反硝化技术可处理高浓度硝酸 盐废水，对于含高浓度硫酸盐的废水 也可进行处理。该技术适用于各种类 型的废水处理，如市政污水、食品加 工废水、制药废水等。
影响因素与动力学模型
硫自养反硝化技术的影响因素包括温度、pH值、有机物含量、硫化物浓度、硝酸盐浓度等。其中， 温度和pH值对硫自养反硝化反应影响较大。适宜的温度和pH值范围为中性和弱碱性条件，适宜的温 度为20-35℃。
详细描述
反应机理与过程强化技术是硫自养反硝化技 术的关键部分。研究者们正在深入研究反应 机理，以了解影响反硝化效果的各种因素， 并采取措施优化反应过程，提高系统的稳定 性和效率。此外，研究者们还在探索新的强
化技术，如添加催化剂、优化温度和pH值 等，以提高反硝化速率和降低能耗。
A2O工艺的流程与原理、变形工艺与改良工艺
什么是A2/O工艺？A2/O是Anaerobic[ˌænəˈrəʊbɪk]（厌氧）-Anoxic[æ'nɒksɪk]（缺氧）-Oxic ['ɒksɪk]（好氧）的英文缩写。
A2/O工艺是流程比较简单的“同步脱氮除磷工艺”。
A2/O基础工艺流程图厌氧池原水和沉淀池回流污泥（含磷污泥）一同进入厌氧池，厌氧段主要功能是将原水有机物进行氨化、回流污泥中的聚磷菌释磷。
厌氧池中的溶解氧的含量严格来说必须控制在0.2mg/L以下。
溶解氧升高的原因可能有：进水COD过低、原水中DO的含量过高、沉淀池回流污泥停留时间过短等。
①氨化作用：又叫脱氨作用，指微生物分解有机氮化物产生氨的过程。
②释磷：聚磷菌把细胞内聚磷酸盐分解（同时将磷释放到泥液中），从中获得能量（产生ATP），利用ATP（三磷酸腺苷-生物体内最直接的能量来源）吸收污水中的易降解的有机物（如，乙酸酐）摄入细胞内，以聚β-羟基丁酸（PHB）的形式储存于细胞内做碳能源存贮物，作为好氧段吸磷的能源。
缺氧池缺氧池中的反硝化细菌以污水中未分解的含碳有机物为碳源，将好氧池内通过内循环回流进来的硝态氮还原为N₂而释放。
在脱氮工艺中，除起反硝化去除硝态氮的作用外，同时也去除部分BOD。
还有水解反应，提高可生化性的作用；溶解氧DO控制在0.5mg/L以下。
回流比R≤50%时，脱氮效率η很低；R＜200%，η随R的上升而显著上升；当R＞200%后，η上升比较缓慢，一般混合液回流比控制在200%~400%。
厌氧和缺氧池均需防止污泥沉淀，避免底部产生死角和污泥淤积。
池容小的可以考虑水力搅拌，例如用循环泵；池容大的需要使用机械搅拌。
曝气池去除BOD、硝化和吸收磷等均在曝气池进行。
有200%~400%混合液回流至缺氧池。
主要参数：溶解氧DO一般为2~3mg/L。
过低，氧化不彻底；过高，容易污泥老化。
进入沉淀池的处理水要保持一定浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生缺氧状态，造成反硝化使污泥上浮，厌氧状态，造成污泥释磷；但溶解氧浓度也不宜过高，以防循环混合液对缺氧反应器的干扰。
污水处理中的反硝化过程
反硝化菌种的基因改造与优化
基因编辑技术
利用基因编辑技术对反硝化菌种进行定向改造，提高其反硝化性能 和适应性。
代谢途径重构
通过代谢途径的重构和优化，提高反硝化菌种的生长速率和反硝化 效率。
菌种协同作用
研究不同菌种之间的协同作用，构建高效反硝化菌群，实现反硝化过 程的优化。
反硝化过程与其他污水处理技术的结合
分离纯化
通过选择性培养基和分离 纯化技术，将反硝化菌种 从混合菌群中分离出来。
扩大培养
将分离纯化的反硝化菌种 进行扩大培养，以便在污 水处理中应用。
03
反硝化过程的影响因素
温度的影响
温度对反硝化细菌的生长和代谢 具有重要影响。
适宜的温度范围为20-30℃，当 温度低于15℃时，反硝化速率
明显降低。
02
反硝化菌种
反硝化菌种的分类
异养反硝化菌种
01
利用有机物作为电子供体，将硝酸盐或亚硝酸盐还原为氮气的
细菌。
自养反硝化菌种
02
利用无机物如硫化物、亚铁化合物等作为电子供体，将硝酸盐
或亚硝酸盐还原为氮气的细菌。
兼性反硝化菌种
03
既能利用有机物作为电子供体，也能利用无机物作为电子供体
的反硝化细菌。
反硝化菌种的特性
反硝化过程能够将硝酸盐 还原为氮气，从而降低水 体中的硝酸盐含量，有助 于改善水质。
降低水体富营养化
通过反硝化过程减少水体 中的氮元素，有助于降低 水体的富营养化程度，防 止藻类过度繁殖。
提高污水处理效率
反硝化过程可以与硝化过 程协同作用，提高污水处 理厂的总体处理效率。
在农业中的应用
减少化肥流失
反硝化过程能够将土壤中的氮素转化为氮气，从而减少化肥的流 失，提高氮肥的利用率。
厌氧复合床处理模拟焦化废水的反硝化动力学
ｆ ｉ ｔ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｄ ａ ｔ ａ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｎ ｉ ｔ ｒ ｉ ｔ ｅ ａ ｃ ｃ ｕ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ＮＯ ２ 一 Ｎ＋ ０ ． ６ ＮＯ ； 一 Ｎ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ
拟 合 ，拟 合 曲 线 与 实验 测定 值 相 关 性 良好 。其 次 ，采 用 双基 质 的 Ｍｏ ｎ ｏ ｄ微 分 方 程 组 对 Ｎ Ｏ； － 一 Ｎ和 Ｎ Ｏ［ 一 Ｎ 的浓 度 变 化 进 行 拟 合 ，得 到相 关 参 数 ：硝 态 氮 的 最 大 比 降 解 速 率 和 半 饱 和 常 数 分 别 为 １ ． １ ３ ｄ 和 ２ ． ｏ ｍｇ・ Ｉ ；亚 硝
ｄｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｓ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｓ ｌ ｕ ｄｇ ｅ ａ ｔ ｔ ｈｅ ｂ ｏｔ ｔ ｏ ｍ ｏ ｆ ｔ ｈｅ Ｕ ＢＦ ． ｄ ｏｕ ｂｌ ｅ — ｓ ｕｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｓ Ｍ ｏｎ ｏ ｄ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｗａ ｓ ａ ｄｏ ｐ ｔ ｅ ｄ ｔ ｏ
第 ６ ４卷
第 ７期
化
工 学
报
Ｖｏ１ ．６ ４ ＮＯ ．７
Ｏ１ ３ Ｊ ｕ ｌ ｙ ２
２ ０ １ ３年 ７月 ＣＩ ＥＳ Ｃ Ｊ ｏ Fra bibliotek ｒ ｎ ａ １
厌 氧 复 合 床 处 理 模 拟 焦 化 废 水 的 反 硝 化 动 力 学
杜 宪 ，岳 秀萍 ，王孝 维 ，刘 吉 明，米 静
ＤＵ Ｘｉ ａ ｎ， ＹＵ Ｅ Ｘｉ ｕ ｐ ｉ ｎｇ， Ｗ ＡＮＧ Ｘｉ ａ ｏ ｗｅ ｉ ，Ｌ Ｉ Ｕ Ｊ ｉ ｍｉ ｎ ｇ ，Ｍ Ｉ Ｊ ｉ ｎ ｇ
不同工艺的短程硝化反硝化过程动力学研究方法-天津大学研究生e
不同工艺的短程硝化反硝化过程动力学研究方法李檬孟露赵晴涂佳敏杨艳灵刘航（天津大学环境科学与工程学院环境工程系，天津300072）摘要对间歇式和连续式活性污泥法的短程硝化反硝化模型构建分析进行了详细的阐述。
通过积分法和最小二乘法估算短程硝化过程与反硝化过程的最大比速率和半饱和常数，确定了反应模型。
在SBR系统中，模型在-N浓度下预测反应器硝化速率，相关系数R=0.9902。
该方法可以较为准确的预测在不同进水氨氮浓度和不同NH+4系统DO浓度下的氮去除效率。
在连续流反应器中，通过物料衡算与Monod方程结合，可以确定短程硝化反硝化的各项动力学参数。
将模型计算值与实测值对比发现，模拟值与实测值吻合良好，平均偏差小于10%。
说明该法能够较好的预测短程脱氮过程。
关键词：脱氮技术；短程硝化反硝化；动力学模型；SBR；A2O2工艺中图分类号：X703Dynamics Research Methods of Different Processes for ShortcutNitrification-DenitrificationLi Meng, Meng Lu, Zhao Qin, Tu Jiamin, Yang Yanling, Liu Hang（School of Environmental Science and Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China）Abstract A kinetic model for shortcut nitrification-denitrification process with batch and continuous activated sludge system was developed. To test this model, the kinetic parameters of the model including maximum specific rates and half-maximum rate concentrations for shortcut nitrification and denitrification were estimated, using the-N integration method and the principle of least-squares method. the predicated nitrification rates under different NH+4 concentrations using this model fit well with correlation coefficient R=0.9902. The model can be used to predict-N and under various DO concentrations.Incontinuous nitrogen removal performance with different influent NH+4activated sludge system, mass balance and Monod equation are both introduced, determining kinetic parameters for shortcut nitrification-denitrification. The model analog value is in good agreenment with the measured values and the average deviation in less than 10%, indicating that this method is able to predict shortcut nitrogen removal process.Key word Nitrogen removal technology；Shortcut nitrification-denitrification；Kinetic modeling；SBR；A2O2 process传统的生物脱氮理论认为原污水中的氨氮经过硝化细菌氧化形成硝酸盐，再由反硝化菌将硝酸盐还原成N2。
AO生化的硝化与反硝化原理及控制参数-汇总重要
A/O生化处理工艺的硝化和反硝化控制（天道酬勤）1、基本原理本系统生化处理段采用缺氧/好氧(A/O)工艺，A/O工艺通常是在常规的好氧活性污泥法处理系统前，增加一段缺氧生物处理过程。
在好氧段，好氧微生物氧化分解污水中的BOD5，同时进行硝化反应，有机氮和氨氮在好氧段转化为硝化氮并回流到缺氧段，其中的反硝化细菌利用氧化态氮和污水中的有机碳进行反硝化反应，使化合态氮变成分子态氮，同时获得同时去碳和脱氮的效果。
这里着重介绍生物脱氮原理。
1) 生物脱氮的基本原理传统的生物脱氮机理认为：脱氮过程一般包括氨化、硝化和反硝化三个过程。
①氨化(Ammonification)：废水中的含氮有机物，在生物处理过程中被好氧或厌氧异养型微生物氧化分解为氨氮的过程；②硝化(Nitrification)：废水中的氨氮在硝化菌（好氧自养型微生物）的作用下被转化为NO2-和NO3-的过程；③反硝化(Denitrification)：废水中的NO2-和NO3-在缺氧条件下以及反硝化菌(兼性异养型细菌)的作用下被还原为N2的过程。
在反硝化菌的作用下，少部分亚硝酸及硝酸盐氮同化为有机氮化物，成为菌体，大部分异化为气态（70～75％）。
其中硝化反应分为两步进行：亚硝化和硝化。
2、硝化菌对环境的变化很敏感，它所需要的环境条件主要包括以下几方面：(1)好氧条件，DO≥1mg/l,并保持一定碱度，适宜的PH值为7.5～8.5，当pH值低于7.0时，硝化反应会受到抑制，但是当pH低于一定值后，硝化反应就会被抑制而停止，所以说如果废水pH由高到低，且pH小于6.5时就可以排除硝化反应导致的pH值降低。
(2)有机物含量不宜过高，污泥负荷≤0.15kgBOD/kgMLVSS·d,因为硝化菌是自养菌，有机基质浓度高，将使异氧菌快速增殖而成为优势。
(3)适宜温度20～30℃。
(4)硝化菌在反应器中的停留时间必须大于最小世代时间。
(5)抑制浓度尽可能的低，除重金属外，抑制硝化菌的物质还有高浓度有机基质，高浓度氨氮、NOx-N 以及络合阳离子。
同步硝化反硝化
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同步硝化反硝化
引言
氮是造成水体富营养化和环境污染的重要污染物 质,控制排放污水中的氮、磷越来越受到重视,研 究具有高效脱氮除磷功能的工艺越来越重要。 硝化两个独立过程实现的,由于对环境的要求不同, 两过程不能同时发生。 现行的生物脱氮工艺是把硝化和反硝化作为两个 独立的阶段分别安排在不同的反应器中(空间上) 或者利用间歇的好氧和厌氧条件(时间上)实现氮 的去除,往往造成系统复杂,能耗较大,且运行管理 不便。
具有一定大小尺寸(大于100μm)的颗粒污泥,特别是好氧 颗粒污泥,由于氧扩散的限制,其内部也能形成缺氧或厌氧 区,同样具有实现同步硝化反硝化的微观环境。 利用好氧颗粒污泥进行生物脱氮的优势在于:颗粒污泥具 有的良好活性以及沉降性能,可维持生物反应器内较高的 生物相浓度,从而提高生物脱氮的效率;与利用载体固定微 生物方法比较,好氧颗粒污泥天然的生物层分布确保了最 佳的生物反应效率,保证了高效的生物脱氮。近几年,借鉴 厌氧颗粒污泥培养的成功经验,利用水力筛分的方法,国内 外均有在SBR中培养出好氧颗粒污泥的报道。研究结果表 明:在SBR反应器中,NH3N、TN的去除率高达95%和60%,氨氮 负荷约18kgNH3N(m3·d)。但是,研究好氧颗粒污泥实现同 步硝化反硝化的报道还很少,目前尚处于探索阶段。
好氧反硝化细菌和异养硝化细菌的发现,打破了传统理论 认为的硝化反应只能由自养细菌完成和反硝化只能在厌氧 条件下进行的观点。Robertson还提出了好氧反硝化和异 养硝化的工作模型。同时,指出好氧反硝化和异养硝化的 反应速率随溶解氧浓度的增加而减小。
同时硝化反硝化的理论
同时硝化反硝化的理论、实践与进展摘要:综合国内外研究成果，结合笔者的研究心得，对同时硝化反硝化的理论与实践进行了总结。
从物理学、微生物学和生物化学的角度，对同时硝化反硝化现象做了理论分析，并对亚硝酸盐氮的同时硝化反硝化过程的影响因素进行了探讨，提出了今后的研究方向。
关键词同时硝化反硝化；亚硝酸盐；氨氮，中间产物THE THEORY AND PRACTICE OF SIMULTANEOUS NITRIFICATION AND DENITRIFICATIONLU Xi-wu(Department of Environmental Engineering, Southeast University,Nanjing 210096)ABSTRACT：The paper made a survey on current research status of simultaneous nitrification and denitrification (SND) in wastewater treatment, and made a theoretical explanation for the phenomenon of nitrification and denitrification from the angles of physics, microbiology and biochemistry. The author also summarized the practice and influencing facts of SND process and put forward some suggestions for further study of SND.Keywords: simultaneous nitrification and denitrification, nitrite, ammonia, byproducts关于硝化和反硝化，经典的水处理理论认为：硝化过程是氨通过亚硝酸盐向硝酸盐的自养型转换，主要是由化能无机营养菌——硝化细菌所完成的；反硝化过程则被认为是在严格的厌氧条件下完成的[1]。
厌氧好氧缺氧环境下反应器内氮和磷的转化
厌氧好氧缺氧环境下反应器内氮和磷的转化厌氧好氧缺氧环境下的反应器是一种常见的废水处理设备，它能够有效地去除废水中的氮和磷，保护水体环境的健康。
在这种反应器中，氮和磷的转化是一个复杂的过程，涉及到多种微生物的参与和环境因素的影响。
首先，我们来讨论氮的转化。
在厌氧环境下，氮通常以有机氮的形式存在，如氨氮、有机氮和蛋白质。
在好氧环境下，氨氮会被氨氧化细菌氧化成亚硝酸盐，然后再被亚硝酸盐氧化细菌氧化成硝酸盐。
这个过程被称为硝化作用。
在缺氧环境下，硝酸盐会被反硝化细菌还原成氮气。
所以，在厌氧好氧缺氧环境下的反应器中，氮的转化主要包括氨氧化、亚硝化和反硝化三个过程。
氮的转化受到很多因素的影响。
首先是温度和pH值。
氨氧化细菌和反硝化细菌对温度和pH值都有一定的要求，不同的细菌对温度和pH值的适应范围不同。
温度过低或过高、pH值过低或过高都会抑制细菌的活性，影响氮的转化效率。
其次是溶解氧浓度。
氨氧化和亚硝化都是氧化过程，需要足够的溶解氧来提供氧化反应的能量。
缺氧环境下的反硝化则需要细菌能够利用硝酸盐作为电子受体。
溶解氧浓度过低或硝酸盐浓度过高都会影响氮的转化效率。
此外，还有营养物质的浓度、反应器的水力负荷等因素也会影响氮的转化过程。
接下来，我们来讨论磷的转化。
磷是废水中的一种重要污染物，它主要以无机磷的形式存在，如磷酸盐和亚磷酸盐。
在厌氧好氧缺氧环境下的反应器中，磷的转化主要包括吸附、沉淀和解吸三个过程。
在厌氧环境下，磷酸盐和亚磷酸盐会被一些微生物吸附在生物团上，如细菌的胞外聚集物、胞外多糖等。
在好氧环境下，磷酸盐会被一些微生物沉淀成无机磷酸盐，如羟基磷灰石。
这个过程被称为生物磷酸盐沉淀。
在缺氧环境下，无机磷酸盐会被一些微生物解吸，释放回废水中。
磷的转化也受到环境因素的影响。
pH值、温度和溶解氧浓度都会影响磷的吸附、沉淀和解吸过程。
此外，磷的转化还与微生物群落的结构和功能密切相关。
不同的微生物群落对磷的转化有不同的贡献，而微生物群落的结构和功能受到环境因素的影响。
AO生化处理工艺的硝化和反硝化原理及控制参数的汇总
A/O生化处理工艺的硝化和反硝化控制1、基本原理本系统生化处理段采用缺氧/好氧(A/O)工艺，A/O工艺通常是在常规的好氧活性污泥法处理系统前，增加一段缺氧生物处理过程。
在好氧段，好氧微生物氧化分解污水中的BOD5，同时进行硝化反应，有机氮和氨氮在好氧段转化为硝化氮并回流到缺氧段，其中的反硝化细菌利用氧化态氮和污水中的有机碳进行反硝化反应，使化合态氮变成分子态氮，同时获得同时去碳和脱氮的效果。
这里着重介绍生物脱氮原理。
1) 生物脱氮的基本原理传统的生物脱氮机理认为：脱氮过程一般包括氨化、硝化和反硝化三个过程。
①氨化(Ammonification)：废水中的含氮有机物，在生物处理过程中被好氧或厌氧异养型微生物氧化分解为氨氮的过程；②硝化(Nitrification)：废水中的氨氮在硝化菌（好氧自养型微生物）的作用下被转化为NO2-和NO3-的过程；③反硝化(Denitrification)：废水中的NO2-和NO3-在缺氧条件下以及反硝化菌(兼性异养型细菌)的作用下被还原为N2的过程。
在反硝化菌的作用下，少部分亚硝酸及硝酸盐氮同化为有机氮化物，成为菌体，大部分异化为气态（70～75％）。
其中硝化反应分为两步进行：亚硝化和硝化。
2、硝化菌对环境的变化很敏感，它所需要的环境条件主要包括以下几方面：(1)好氧条件，DO≥1mg/l,并保持一定碱度，适宜的PH值为7.5～8.5，当pH值低于7.0时，硝化反应会受到抑制，但是当pH低于一定值后，硝化反应就会被抑制而停止，所以说如果废水pH由高到低，且pH小于6.5时就可以排除硝化反应导致的pH值降低。
(2)有机物含量不宜过高，污泥负荷≤0.15kgBOD/kgMLVSS·d,因为硝化菌是自养菌，有机基质浓度高，将使异氧菌快速增殖而成为优势。
(3)适宜温度20～30℃。
(4)硝化菌在反应器中的停留时间必须大于最小世代时间。
(5)抑制浓度尽可能的低，除重金属外，抑制硝化菌的物质还有高浓度有机基质，高浓度氨氮、NOx-N 以及络合阳离子。