短程硝化反硝化工艺
常用污水处理工艺短程硝化反硝化控制参数
常用污水处理工艺短程硝化反硝化控制参数①A/O工艺中，长期控制DO在一个较低的水平，使其质量浓度在0.3~0.7 mg/L，可以对亚硝酸盐氧化菌（NOB）进行淘洗，从而实现稳定的亚硝酸盐积累，平均亚硝态氮积累率为85%，有时甚至超过95%。
②MBR反应器中，当温度小于15℃或大于30℃以及当pH值大于8时，NO2--N都开始积累，m(NO2--N)/m(NO x--N)已大于50%，而当pH值为9时，m(NO2--N)/m(NO x--N)已达到67%。
DO的质量浓度小于1.0 g/L有利于NO2--N的积累。
随着氨氮负荷逐渐上升，NO2--N也有积累的趋势，一般可控制氨氮负荷在0.03~0.05 kg/(m3·d)。
③SBR工艺中，在温度为21~25℃、进水氨氮的质量浓度为300 mg/L、曝气量为70~80 L/h的条件下可实现短程硝化，亚硝态氮积累率大于90%。
高、低溶解氧交替环境是实现短程硝化的关键条件。
在pH值变化不大的情况下，增加进水氨氮质量浓度会提高亚硝酸盐的积累率，但也会延长反应时间。
游离氨质量浓度为0.724 mg/L时，也会对硝酸菌产生抑制的。
④对于两段曝气生物滤池，控制A段水力负荷在22 m3/(m2·d)，气水体积比为6：1的条件下，当B段反应器的气水体积比为2：1时，B段具有明显的同步硝化反硝化特征，当气水比较低时主要进行短程的同步硝化反硝化。
⑤CAST工艺中，进水低m(C)/m(N)条件下，在低DO下可实现长期稳定的亚硝酸盐积累。
当DO的质量浓度为0.5 mg/L时，系统内的亚硝化率可达80%以上，氨氮去除率大于90%；当DO的质量浓度小于0.5 mg/L时，氨氮去除率下降；当DO的质量浓度大于1 mg/L时，短程硝化过程向全硝化转化。
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。
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。
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同步硝化反硝化和短程硝化反硝化1. 引言：硝化和反硝化是自然界中氮循环过程中的两个关键环节。
硝化指的是将氨氧化为硝酸盐的过程，反硝化则是将硝酸盐还原为氮气（N2）的过程。
同步硝化反硝化和短程硝化反硝化是两种在水体和土壤中发生的硝化反硝化现象。
本文将对这两种现象进行深入讨论，以更好地理解它们在环境中的重要性。
2. 同步硝化反硝化的概念及机理：2.1 同步硝化反硝化是指硝化和反硝化同时在同一生境中进行的现象。
在某些特定的环境条件下，硝化细菌和反硝化细菌能够共存并相互作用，形成稳定的氮循环。
这种现象通常发生在富含有机质和氮的水体和土壤中。
2.2 同步硝化反硝化的机理包括以下几个步骤：2.2.1 硝化：硝化细菌通过氧化氨氮（NH4+）生成亚硝酸盐（NO2-），再经过氧化反应生成硝酸盐（NO3-）。
2.2.2 反硝化：反硝化细菌利用硝酸盐中的氧气进行呼吸作用，将硝酸盐还原为氮气和一氧化氮（N2O）。
3. 短程硝化反硝化的概念及机理：3.1 短程硝化反硝化是指硝化和反硝化在同一小尺度范围内交替进行的现象。
它通常发生在微生物周围，如土壤微生物团聚体、根际等环境中。
3.2 短程硝化反硝化的机理包括以下几个步骤：3.2.1 硝化：土壤中的硝化细菌通过氧化氨氮（NH4+）生成亚硝酸盐（NO2-），然后亚硝酸盐被反硝化细菌进一步氧化为硝酸盐（NO3-）。
3.2.2 反硝化：硝酸盐中的氮气被反硝化细菌还原为氮气（N2）。
4. 同步硝化反硝化和短程硝化反硝化的重要性：4.1 氮素循环：同步硝化反硝化和短程硝化反硝化都是氮素循环的重要环节。
它们促进了氨氮和硝酸盐在水体和土壤中的转化，并维持了生态系统中氮的平衡。
4.2 环境污染控制：同步硝化反硝化和短程硝化反硝化能够降低水体和土壤中的硝酸盐含量。
硝酸盐过量会导致水体富营养化和土壤酸化，而同步硝化反硝化和短程硝化反硝化可以有效地将硝酸盐还原为无害的氮气和一氧化氮。
常温下AO工艺的短程硝化返硝化
常温下A/O工艺的短程硝化反硝化摘要：采用A/O工艺处理模拟生活污水，考察了pH值、游离氨(FA)、DO、HRT等因素的影响。
试验结果表明，A/O工艺在常温(18～25℃)和pH＜7.5时可以发生比较稳定的短程硝化反硝化；即使FA浓度低达0.06mg/L也会对硝化菌属产生抑制作用，但FA浓度不会单独成为影响亚硝酸盐积累的主要因素；反硝化是否彻底将影响硝化类型，反硝化不完全时硝化类型向全程硝化反硝化转化，而一旦反硝化进行得比较彻底则可在短时间内恢复短程硝化反硝化；因硝化反应存在滞后现象，故控制较短的HRT有助于NO2--N的积累，而延时曝气则可以减少NO2--N的积累。
关键词：短程硝化反硝化 A/O工艺 FA NO2--NShort-cut Nitrification and Denitrification by Using A/O Process at Ambient TemperatureAbstract：A/O process was used for treatment of the simulated domestic sewage in order to investigate the effect of pH,free ammonia (FA),DO,and HRT,etc.The test result showed that the short-cut nitrification and denitrification can be steadily achieved at ambient temperature (18～25℃) and pH＜7.5 by using A/O process;even if FA is as low as 0.06 mg/L,it will also inhibit nitrobacter.However,FA itself will not become the main factor affecting the accumulation of nitrite.Whether denitri fication process proceeds thoroughly will affect the type of nitrification;incom plete denitrification will result in the transfer to whole-run nitrification and denitrification,and if denitrification proceeds thoroughly,short-cut nitrificat ion and denitrification will recover in a short while.There is lagging in nitrification,therefore short HRT will contribute to the accumulation of NO2--N,and extended aeration can reduce the accumulation of NO2--N.Keywords: short-cut nitrification and denitrification;A/O process;FA;NO2--N1试验装置与设备1.1试验流程及设备A/O工艺模型主要由合建式缺氧—好氧反应器和竖流沉淀池组成，如图1所示。
短程硝化反硝化工艺
短程硝化反硝化工艺(总8页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--短程硝化反硝化工艺简析广东石油化工学院化工与环境工程学院环境08-1 冼真文摘要 :指出短程硝化反硝化工艺是目前国内外生物脱氮技术研究应用的热点 ,通过介绍短程硝化反硝化工艺原理 ,分析了不同工艺稳定亚硝态氮积累实现短程硝化的工艺控制措施 ,对短程硝化反硝化工艺今后的研究和应用进行了展望。
关键词 :短程硝化反硝化；氨氧化细菌；硝化；反硝化短程硝化反硝化工艺是目前国内外生物脱氮技术研究应用的热点。
在生物脱氮硝化过程中,氨氧化细菌将氨氮氧化为亚硝态氮,亚硝酸盐氧化细菌将亚硝态氮氧化为硝态氮。
控制硝化反应条件 ,使硝化反应只进行到亚硝态氮阶段并实现稳定的亚硝态氮积累,是各种短程硝化反硝化工艺稳定运行的关键。
短程硝化反硝化工艺主要包括SHARON,OLAND 和 CANON工艺 ,同时国内外专家学者也对 SBR ,A/ O,MBR,曝气生物滤池等工艺的短程硝化反硝化进行了深入研究。
1 短程硝化反硝化原理传统的脱氮工艺是将NH4+氧化成NO2-,再氧化成NO3-；起作用的分别是亚硝酸菌和硝酸菌，统称为硝化菌，可得如下结论：亚硝化过程产生的能量比硝化过程产生的能量多，因而前者反应速率较后者快；亚硝化过程中产生大量的H+,使系统pH值降低，而硝化过程对系统的pH值无影响；亚硝化过程和硝化过程好氧比为3:1；亚硝酸菌和硝酸菌的生理特性大致相似，但前者的时代周期短，生长较快，因此较能适应冲击负荷和不利的环境条件。
当硝酸菌受到抑制的时候，将会出现NO2-的积累。
很显然，在传统的硝化-反硝化脱氮过程中，在反硝化菌的作用下，反硝化过程既可从硝酸盐开始，也可以从亚硝酸盐开始。
但由NO2-转化为NO3-，然后由NO3-再转化为NO2-的重复转化过程中，要消耗更多的溶解氧和有机碳源。
如果在实际过程中，控制这一转化过程，使NH4+全部或绝大部分转化为NO2-而不是NO3-，由NO2-直接进行反硝化，称此过程为短程硝化-反硝化，经过环境工作者的不懈努力，短程硝化-反硝化过程在许多反应器都得以实现。
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；
短程硝化反硝化工艺简析
６ ７ ７８ ０ ｔ０ Ｏ
露ｌ系统 大金 美的 ４４ ７ ２ ４４ ８ ０ ８８ ５ ３
８ ５ ８３０ １０ ３
风冷热泵 地源热泵（ 室外水环 路水泵功率忽略不计） ５ ６ ４ ７ ５ ４ ３ ５ １ ｏ １ ７ ３
， ３ 自养型的亚硝酸细 （ ｔｔ ｘｄｔ ｎＢ ｃｅｉ， ０Ｂ 将亚硝态氮氧化为硝态氮。控制 性 白养型亚硝化工艺ｌｌ在限制供氧的条件下 ， Ｎｉｉ Ｏ ｉ ｉ ａｔｒ Ｎ ） ｒｅ ａｏ ａ
把部分氨氧化成亚硝酸盐， ， 然后 再以氨作为 硝化反应条件 ， 使硝化反应 只进行到亚硝 态氮阶段并实现稳定 的 菌将以氧为电子受体，
可 以收 回的。
表 ３ 总成 本 比 较
系统方式 费用 初期投资 ／ 元
１ 年运行成本／ Ｏ 元 总计 ／ 元
对 比／ ％
Ⅵ｛ ｖ系统 大金 美的 ８ ８ ６３０
８ ５ ８３０
１３ ０
风冷热泵 地源热泵（ 室外水环 路水泵功率忽略不计） ７ ０ ９７ ０
中图分类号 ： ７ ３ Ｘ ０ 文献标识码 ： Ａ
Ｏ Ｂ的 ＨＲ Ｔ之 间， 而使 Ａ Ｂ得到积 累而 Ｎ Ｂ被 从 Ｏ Ｏ 短程硝化反硝化工艺 是 目前 国 内外 生物脱 氮技术研 究应用 介 于 Ａ Ｂ和 ＮＯ 的热点 。在生物 脱氮 硝化过 程 中， 氨氧 化细 菌 （ ｍｍ ｎａＯｘ ａ Ａ ｏ ｉ ｉ — 自然淘汰 ， ｄ 从而维持稳定的 Ｎ ２一 Ｏ－Ｎ积累 ， 然后进行 反硝化 。 ｔ ｎ ａｔ ｉ， Ｏ ） 氨 氮 氧化 为亚 硝 态氮 ， 硝酸 盐氧 化 细菌 ｉ Ｂ ｃｅ ａＡ Ｂ 将 ｏ ｒ 亚 ＯＬ Ｄ工艺是 １９ ＡＮ ９８年 由比利时 Ｇ ｎ 大学开发 的一种 限制 ｅｔ
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。
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短程硝化反硝化工艺简析广东石油化工学院化工与环境工程学院环境08-1 冼真文摘要 :指出短程硝化反硝化工艺是目前国内外生物脱氮技术研究应用的热点 ,通过介绍短程硝化反硝化工艺原理 ,分析了不同工艺稳定亚硝态氮积累实现短程硝化的工艺控制措施 ,对短程硝化反硝化工艺今后的研究和应用进行了展望。
关键词 :短程硝化反硝化；氨氧化细菌；硝化；反硝化短程硝化反硝化工艺是目前国内外生物脱氮技术研究应用的热点。
在生物脱氮硝化过程中,氨氧化细菌将氨氮氧化为亚硝态氮,亚硝酸盐氧化细菌将亚硝态氮氧化为硝态氮。
控制硝化反应条件 ,使硝化反应只进行到亚硝态氮阶段并实现稳定的亚硝态氮积累,是各种短程硝化反硝化工艺稳定运行的关键。
短程硝化反硝化工艺主要包括SHARON,OLAND 和CANON工艺 ,同时国内外专家学者也对SBR ,A/ O,MBR,曝气生物滤池等工艺的短程硝化反硝化进行了深入研究。
1 短程硝化反硝化原理传统的脱氮工艺是将NH4+氧化成NO2-,再氧化成NO3-；起作用的分别是亚硝酸菌和硝酸菌，统称为硝化菌，可得如下结论：亚硝化过程产生的能量比硝化过程产生的能量多，因而前者反应速率较后者快；亚硝化过程中产生大量的H+,使系统pH值降低，而硝化过程对系统的pH值无影响；亚硝化过程和硝化过程好氧比为3:1；亚硝酸菌和硝酸菌的生理特性大致相似，但前者的时代周期短，生长较快，因此较能适应冲击负荷和不利的环境条件。
当硝酸菌受到抑制的时候，将会出现NO2-的积累。
很显然，在传统的硝化-反硝化脱氮过程中，在反硝化菌的作用下，反硝化过程既可从硝酸盐开始，也可以从亚硝酸盐开始。
但由NO2-转化为NO3-，然后由NO3-再转化为NO2-的重复转化过程中，要消耗更多的溶解氧和有机碳源。
如果在实际过程中，控制这一转化过程，使NH4+全部或绝大部分转化为NO2-而不是NO3-，由NO2-直接进行反硝化，称此过程为短程硝化-反硝化，经过环境工作者的不懈努力，短程硝化-反硝化过程在许多反应器都得以实现。
与传统脱氮工艺过程相比，短程硝化-反硝化体现出以下优势。
节能：硝化阶段，供氧量节省近25%，降低能耗；节约外加碳源：从NO2-到N2要比从NO3-到N2的反硝化过程中，减少40%的有机碳源；可以缩短水力停留时间：在高氨环境下，NH4+的硝化速率和NO2-的反硝化速率均比NO2-的氧化速率和NO3-的反硝化速率快，因此水力停留时间可以缩短，反应器的容积也相应减小；可减少剩余污泥产量：亚硝酸菌表观产率系数为0.04~0.13gVSS/gN,硝酸菌的表观产率系数为0.02~0.07 g VSS/g N，NO2-反硝化菌和NO3-反硝化菌的表观产率系数分别为0.345 g VSS/g N和0.765 g VSS/g N，因此短程硝化反硝化过程中可以减少产泥24~33%，在反硝化过程中可少产泥50%。
2 影响亚硝酸盐积累的因素由于废水生物处理反应器均未开放的非纯种培养系统，如何控制硝化停止亚硝化阶段是实现短程生物脱氮的关键。
传统硝化过程是由亚硝酸菌和硝酸菌协同完成的，由于这两类细菌在开放的生态系统中形成较为紧密的互生关系，将氨氧化为硝酸，因此完全的亚硝酸化是不可能的。
短程硝化的标志是稳定且较高的亚硝酸积累，积压硝化率较高（至少大于50%）。
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。
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。
12～14℃下活性污泥中硝酸菌活性受到严重抑制，出现亚硝酸积累。
15～30℃范围内，硝化过程中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[7]。
pH值：随着硝化的进行，硝化过程产生的酸使废水pH不断降低。
亚硝酸菌要求的最适pH在7~8.5之间，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。
PH升高到8以上，则HNO2浓度升高，硝化产物中亚硝酸比例增加，出现HNO2积累。
NH3浓度与氮负荷：废水中氨随pH不同分别以分子态和离子态形式存在。
分子态游离氨（FA）对硝化作用有明显的抑制作用，而离子化的氨不具这种特性[10]。
硝化杆菌属比亚硝化单胞菌属（硝化过程中常见的两个菌属）更易受到FA的抑制，抑制亚硝酸菌的浓度为10~150mg/L，抑制硝酸菌的浓度为0.1~1.0mg/L。
0.6mg/l的FA几乎就可以全部抑制亚硝酸菌的活性，从而使氧化受阻，出现积累[8]。
pH升高，FA浓度增大，造成HNO2积累。
另外，氨氮负荷过高时，在系统初期有利于繁殖较快的亚硝酸菌的增长，使HNO2产生量大于氧化量，出现HNO2积累。
DO：亚硝酸菌和硝酸菌均是严格好氧菌，在生物膜和活性污泥反应器中当膜的厚度和活性污泥的尺度较大时，形成氧扩散梯度。
因此，在活性污泥法和生物硝化系统中，尽管混合液中的溶解氧浓度可能较高，但絮体或生物膜内部溶解氧的浓度由于扩散受阻，可能已达到限制其增长和硝化浓度。
因此，在实际的硝化系统中，需要维持的溶解氧浓度应由反应器内形成的絮体大小、生物膜的厚度以及相应的混合强度来决定。
絮体越大或生物膜越厚，混合强度越小，则扩散能力越差，相应的混合液所需维持的溶解氧浓度就必须越高，否则硝化过程将受到抑制。
在通常情况下，多数研究者建议，在活性污泥法中要维持正常的硝化效果，一般至少应使DO在0.5mg/l以上，否则硝化作用会受到抑制。
有害物质：硝化菌对环境较为敏感。
废水中酚、氰及重金属离子等有害物质对硝化过程有明显的抑制作用。
相对于亚硝酸菌，硝酸菌对环境适应性慢，因而在接触有害物质的初期会受到抑制，出现HNO2积累。
泥龄：亚硝酸菌的世代时间较硝酸菌短，在悬浮处理系统中如泥龄介于硝酸菌和亚硝酸菌的最小停留时间之间时，系统中的硝酸菌会逐渐被淘汰掉，使亚硝酸菌成为系统中优势菌种，硝化产物为HNO2。
3 几种短程硝化反硝化工艺SHARON工艺是1997年由荷兰Delft技术大学Mulder 等研发的新型脱氮工艺,用来处理城市污水二级处理系统中污泥硝化上清液和垃圾滤出液等高氨氮废水。
该工艺的核心是利用高温30 ℃～35 ℃下,氨氧化细菌的生长速率明显高于亚硝酸盐氧化细菌的生长速率,氨氧化细菌的HRT 小于亚硝酸盐氧化细菌的HRT 等特性来控制工艺污泥龄,使其介于氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌的HRT 之间,从而使氨氧化细菌得到积累而亚硝酸盐氧化细菌被自然淘汰 ,从而维持稳定的NO-2-N积累,然后进行反硝化。
OLAND工艺是1998年由比利时Gent 大学开发的一种限制性自养型亚硝化工艺,在限制供氧的条件下,自养型的亚硝酸细菌将以氧为电子受体,把部分氨氧化成亚硝酸盐,然后,再以氨作为电子供体,把亚硝酸盐还原为N2。
该工艺的技术核心是控制DO 浓度,由氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌的氧饱和常数分别为0. 3 mg/ L和1.1 mg/ L,在低DO 浓度下亚硝酸盐氧化细菌的活性会显著减弱 ,使氨氧化细菌生长速率大于亚硝酸盐氧化细菌,从而逐步淘汰亚硝酸盐氧化细菌,使NO2--N 大量积累。
CANON 工艺是2002 年首先由荷兰Delft 工业大学提出的在限氧条件下通过利用好氧和厌氧氨氧化菌的共生系统实现一体化完全自养脱氮的新工艺。
该工艺是在单个反应器或生物膜内通过控制溶解氧同时实现短程硝化和厌氧氨氧化的脱氮过程。
首先在限氧条件下( < 0. 5 %空气饱和度),得到了好氧和厌氧氨氧化菌的混培物,好氧氨氧化菌先将氨氮氧化为亚硝酸盐,然后厌氧氨氧化菌再将亚硝酸盐转化为氮气。
CANON 工艺中,NH4+ -N与DO 浓度是两个关键性因素。
SBR 工艺的短程硝化成为国内学者的研究焦点。
当温度为21 ℃～35 ℃进水氨氮浓度为300 mg/ L左右,控制曝气量使DO浓度为0 mg/ L～1. 0 mg/ L 的条件下可实现SBR 工艺的短程硝化,亚硝态氮稳定积累且积累率大于90 %的关键是控制高、低DO 浓度交替进行。
在p H 值变化不大的情况下,增加进水氨氮浓度会提高亚硝态氮的积累率,但将导致反应时间延长,而采用p H值实时控制短程硝化反硝化过程不仅可以合理分配曝气和搅拌时间 ,且可提高硝化速率,缩短反应时间。
A/ O 工艺是生物脱氮常规工艺。
主要应用于生活污水的处理,由于生活污水自身低氨氮( < 100 mg/ L) 的特点 ,一般不会出现高FA 浓度和高p H 值情况,且平均水温在20 ℃左右 ,因此,在处理生活污水时DO 浓度是A/ O 工艺实现短程硝化反硝化的主要控制因子 ,控制好氧区DO 浓度在0. 5 mg/ L,则亚硝酸氮平均积累率可达85 %或更高。
在UASB2A/ O 工艺处理垃圾渗滤液短程生物脱氮的研究中,FA 和FNA协同作用是实现并维持A/ O工艺稳定短程硝化的决定因素。
此外,以p H 值和DO 浓度作为A/ O 硝化反应进行的过程控制参数,可准确把握亚硝化终点,避免过度曝气破坏短程硝化,为氨氧化细菌的生长创造有利条件,尽可能使“氨谷”或“DO 突跃点”出现在好氧区后段,可以有效抑制亚硝酸盐氧化细菌的生长并逐渐从系统中淘洗出去,实现了硝化菌种群的优化。
膜生物反应器(MBR) 是一种新型、高效的污水处理技术,MLSS和DO 是MBR 实现短程硝化反硝化的重要影响因素。
研究表明,当MLSS = 20 g/ L～25 g/ L,控制DO = 0. 5 mg/ L～1. 0 mg/ L ,C/ N = 4～6 时,膜生物反应器能形成良好的短程硝化反硝化。
MBR 实现短程硝化反硝化的另一条件是污泥絮体中能形成缺氧微环境 ,缺氧微环境的形成与水中DO 浓度的高低、污泥负荷、污泥的絮体结构及反应中的水力状态等有关；根据MBR 的自身特点 ,通过控制DO 浓度 ,在絮体表面形成氨氧化细菌为主的优势菌群,而在内部缺氧部分为反硝化菌创造条件。
曝气生物滤池能够实现短程硝化反硝化取决于其独特的结构特征和运行方式。
填料为异养菌、自养菌和反硝化细菌分别占据不同生态位,形成合理微环境体系提供有效的载体,较低的曝气量和定期反冲洗又使得竞争能力较弱的亚硝酸盐氧化细菌不能在反应器内成为优势群体而被自然淘汰 ,因而氨氧化产生的NO2--N 可直接被反硝化去除。
低氨氮负荷时,影响NO2--N积累的主要因素是DO (1. 0 mg/ L～1. 5 mg/ L) ;高氨氮负荷时 ,影响NO2--N积累的主要因素是FA。
低氨氮负荷时,沿滤层高度NO2--N的积累速度相对慢些 ,积累率却比较高；高氨负荷时,沿滤层高度NO-2-N的积累速度增快 ,但积累率并不是最高；p H 值在8～8. 5 时反应器内有较高NO2--N 积累率,达到70 %左右,同时NH4+ -N 的去除率也有70 %；p H = 9 时 ,虽然NO2--N 也有积累,但NH4+ -N 的去除率却很低。