短程硝化细菌的简介及培养研究
温度对短程硝化反硝化的影响
温度对短程硝化反硝化的影响温度对短程硝化反硝化的影响引言短程硝化反硝化是指硝化和反硝化的两个关键过程在不同的环境中同时发生，在一定程度上可以提高氮源的利用效率和降低氮废物的排放。
温度是影响这两个过程的重要环境因素之一，本文将探讨不同温度下，温度对短程硝化反硝化过程的影响。
温度对短程硝化的影响短程硝化过程是细菌将氨氮的氧化产物硝氮氧化成亚硝酸盐的过程。
温度对短程硝化的影响在不同温度下表现出不同的特点。
在较低温度下，硝化菌的活性降低，硝化过程的速率较慢；而在较高温度下，硝化菌的活性增强，硝化过程的速率加快。
此外，温度还可以影响硝化菌的种群组成，不同种类的硝化菌在不同的温度下有不同的适应性。
因此，温度对短程硝化的速率和效果都有直接的影响。
温度对短程反硝化的影响短程反硝化是细菌将亚硝酸盐还原成氮气的过程。
温度对短程反硝化的影响也在不同温度下表现出不同的特点。
在较低温度下，反硝化菌的活性较低，反硝化过程的速率较慢；而在较高温度下，反硝化菌的活性增强，反硝化过程的速率加快。
另外，温度还会影响反硝化菌的种群组成，不同种类的反硝化菌对温度的适应性也不同。
因此，温度对短程反硝化的速率和效果同样有直接的影响。
温度对短程硝化反硝化过程的综合影响短程硝化反硝化过程中的硝化和反硝化过程是相互关联的，它们共同作用于氮循环。
温度对两个过程的影响是综合的，不仅影响着各自过程的速率和效果，还影响着两个过程之间的协同性。
在一定温度范围内，如果硝化和反硝化的速率相互匹配，那么氮源的利用效率会比较高；而如果速率不匹配，可能导致氮损失或氮积累。
碳氮比对温度影响的调节碳氮比是指底物中的碳和氮的比例，也是影响硝化反硝化过程的重要因素之一。
碳氮比低意味着氮存在过量，容易导致氮损失；而碳氮比高则可能导致氮积累。
温度对碳氮比的影响主要体现在调节碳氮比的最佳范围。
结论综上所述，温度对短程硝化反硝化过程有直接的影响。
在适宜的温度下，短程硝化反硝化过程的速率较快，效果较好，有利于氮源的利用和减少氮废物的排放。
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]。
污水处理技术之短程硝化反硝化概述
1.短程硝化反硝化原理及优点短程硝化反硝化生物脱氮就是将硝化过程控制在HNO2阶段，随后在缺氧条件下进行反硝化，也就是不完全硝化反硝化生物脱氮。
短程硝化反硝化与传统硝化反硝化生物脱氮相比，具有许多优点：对于活性污泥法，可节省氧供应量约25%，降低能耗，节省反硝化所需碳源，在C/N比一定的情况下提高TN去除率，减少污泥生成量可达50%，减少投碱量，缩短反应时间，相应反应器容积减少。
2. 短程硝化反硝化的影响因素在短程硝化和反硝化过程中，起作用的两种菌为氨氧化菌和亚硝酸氧化菌。
因此，对这两种微生物的生命活动产生影响的因素都会影响整个短程硝化反硝化过程的效果。
2.1 温度微生物的最大比增长速率与温度之间的关系可用修正的阿伦尼乌斯方程来描述：其中μ mt 为温度为 t℃时的微生物最大比增长速率，μm20为标准温度20℃时的微生物最大比增长速率。
E为反应活化能，R为气体常数。
在 20℃以下，硝化细菌的生产速率大于亚硝化细菌，亚硝化细菌产生的亚硝酸盐很容易被硝化细菌继续氧化成硝酸盐。
国内学者王淑莹做过实验表明，水温保持在30℃时水中氨氮的转化类型为短程硝化过程；当水温在20.5~24.5℃时硝化类型由短程硝化转化为全程硝化；随着温度再次升高，硝化类型又逐渐转变为短程硝化；当温度达到29~30℃时，硝化反应为稳定的亚硝酸型硝化。
但在实际中，通过加热提高污水温度会消耗大量的能源，这样，短程硝化工艺的优点将不能得到充分发挥。
因此，通过控制温度实现短程硝化脱氮工艺仅适用于某些特种废水（水温在30℃左右）。
2.2 pH 值通常条件下，亚硝化细菌和硝化细菌适宜生长的pH值范围分别是7.0~7.5 和6.5 ~7.5。
在混合体系中，亚硝化细菌和硝化细菌的pH分别在8.0 和7.0 附近。
因此，可根据这两种细菌适宜pH的差异来控制反应的类型和消化的产物。
国内学者王红武等通过实验对常温下生活废水短程硝化反硝化生物脱氮的研究表明：最佳短程硝化反硝化反应条件为pH值大于8.5，大于该值时会抑制硝化细菌的生长, 而不抑制亚硝化细菌的生长。
短程硝化反应
短程硝化反应
短程硝化反应是一种针对硝化反应进行的操作，它是一种在短时间内以较高速度完成的硝化反应。
硝化反应是指氨（NH3）或有机氮物质转化为亚硝酸盐（NO2-）和硝酸盐（NO3-）的过程。
在短程硝化反应中，常用的方式是通过添加硝化细菌或硝化细菌的酶来促进反应的进行。
硝化细菌能够利用氨氮将其氧化为亚硝酸盐和硝酸盐，这一过程中还会释放出一定的能量。
硝化细菌主要分为氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌两类。
短程硝化反应通常用于水处理、废水处理和土壤改良等领域。
在水处理中，短程硝化反应可以将水中的氨氮快速转化为亚硝酸盐和硝酸盐，从而降低水体中的氨氮浓度，达到水质净化的目的。
在废水处理中，短程硝化反应可以快速将废水中的氨氮转化为无害的硝酸盐，减少对水体的污染。
在土壤改良中，短程硝化反应可以提供植物所需的氮元素，促进植物的生长。
总而言之，短程硝化反应是一种通过添加硝化细菌或其酶来实现快速硝化的方法，广泛应用于水处理、废水处理和土壤改良等领域。
培养硝化细菌的方法
培养硝化细菌的方法
培养硝化细菌需要提供适宜的培养基和培养条件。
以下是培养硝化细菌的常用方法：
1. 选择适宜的培养基：可以使用一些含氨基酸、碳源和无机氮源的液体或固体培养基。
例如，常用的硝化细菌培养基包括K-硝化细菌培养基、NMS硝化细菌培养基等。
2. 调节pH值：硝化细菌对pH值敏感，一般在7.5至8.5的中性或微碱性环境下生长较好。
因此，在培养基中加入碱性物质（如Na2CO3）可以调节pH值。
3. 接种硝化细菌：将含硝化细菌的样本接种到培养基中，可以使用采集的土壤、水样或纯培养物等来源。
接种时要避免污染和空气暴露。
4. 提供适宜的氧气和温度条件：大多数硝化细菌是好氧生物，对氧气依赖较强，因此需要提供充足的氧气供给。
培养温度可以根据具体的硝化细菌种类进行调节，一般在20至30摄氏度之间。
5. 观察培养结果：硝化细菌生长需要一定的时间，可以观察培养物中是否出现硝化细菌的特征形态（如颜色变化、气泡形成等），或者通过检测硝化细菌在培养基中消耗氨氮的能力来确定培养是否成功。
需要注意的是，由于硝化细菌种类较多且生长环境要求比较苛刻，因此具体的培养方法可能会有所差异，需要根据具体情况进行调整。
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。
短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺研究进展
短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺研究进展短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺研究进展近年来，随着环境保护意识的提高和水污染问题的日趋严重，废水处理技术也在不断地发展和创新。
其中，短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺成为研究的热点之一。
本文将对短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺的研究进展进行探讨。
短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺是一种将反硝化与厌氧氨氧化过程结合起来，通过控制氮素代谢过程中的微生物群落来实现高效去除污水中的氮化物。
该工艺能够将废水中的氨氮直接转化为氮气排放，从而有效地解决氮污染问题。
短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺相比传统的硝化-反硝化工艺具有能耗低、操作简便、处理效率高等优点。
因此，越来越多的研究者开始对该工艺进行深入研究。
短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺的核心是微生物群落的调控。
通过优化微生物群落的构成和比例，可以实现废水的高效去氮。
研究者们发现，在艳菌门、硝化细菌门和厌氧氨氧化细菌门等微生物群落中的种类和数量的变化会直接影响工艺的去氮效果。
因此，通过筛选和培养适宜的微生物群落，可以进一步优化短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺。
另外，研究者们还通过改变不同水质条件下的操作参数，来探索最佳的反应条件。
例如，影响微生物群落组成的温度、pH值、厌氧/好氧时间比等。
经过多次实践和优化，研究者们逐步确定了最佳的操作参数范围，以实现高效去氮。
此外，新型材料的应用也成为短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺研究的一个重要方向。
例如，纳米材料的引入可以增加微生物固定的表面积，从而提高去氮效率。
此外，微生物固定化技术的应用也可以增强微生物活性，降低不良环境对微生物活性的影响。
最后值得一提的是，工艺的运行与控制也非常关键。
合理控制厌氧、好氧周期，坚持稳定操作，能够有效改善工艺的运行效果。
定期测量关键参数如溶解氧、氨氮、硝氮等浓度，及时调整操作以保持良好的去氮效果。
总而言之，短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺因其高效、低能耗的特点在废水处理领域得到了广泛的研究和应用。
短程硝化细菌的简介及培养研究
1
实验
SBR短程硝化
部分
不同控制条件下SBR
时序分析
3
2 短程硝化试验分析
【1.1试验装置及主要仪器设备】
1
模式一：常温+磁力搅拌
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主要仪器：
磁力搅拌器 500mL广口试剂瓶 DO仪 pH计 曝气装置
0.00 3
0.025
0.005
接种污泥：
本实验的接种污泥取自山东轻工 业学院中水处理站二沉池污泥， 取来的污泥首先经过滤淘洗去除 上层漂浮物和下层沉积物，在曝 气池内驯养3天保持活性，沉降2 小时后取底层污泥备用
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水力停留 时间长
【新型生物脱氮技术】
序号
名称
新工艺
相对传统脱氮技术的优势
1
短短程程硝硝化反反 硝硝化化技技术
2
同时硝化反 硝化技术
SHARON工艺、 OLAND工艺
—
减少反应容积，节省基建投资；减少 氧的供应量、碳源量等
缩短反应时间，节省基建投资；无需 外加碳源，节省运行费用
3
厌氧氨氧化 技术
SHARON-ANOMMOX 工艺、CANON工艺、
5月16日—5月20日增加曝 气量（控制在2mg/L），5 月21日—5月25日减小曝气 量（控制在1mg/L以下）， 期间TOC浓度、氨氮浓度、 pH值保持不变。
每两天1次
【1.3分析项目及检测方法】
水质氨氮的测定——电极法
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结论3
亚硝酸盐在进水5~6h 时达到最大积累，在 之前的测量中一直没 有发现亚硝酸盐积累 的原因是对于短程硝 化反应的认识不足， 没有考虑到水力停留 时间的影响，由于亚 硝态氮可能在过长的 停留时间内反硝化为 氮气，这导致在检测 时没能发现亚硝酸盐 的积累。
31
结论
1
温度仍然是控制脱氮过程的一个重要因素
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【1.3分析项目及检测方法 】
分析项目 检测方法 备注
NH4+-N
NH4+-N NO3--N NO2--N NO2--N TOC SV(%) DO 温度 生物相
氨气敏电极法
纳氏试剂分光光度法法 硝酸根离子电极法 盐酸萘乙二胺光度法 硝酸根离子电极法 TOC分析仪 100mL量筒 溶解氧仪 温度计 光学显微镜
6
1
2
—
SHARON-ANOMMOX 工艺、CANON工艺、 OLAND工艺12 Andy Guo. All rights reserved。
【目录页】
1
2 3
水体脱氮综述 短程硝化简介
实验概况与结论
7
【短程硝化反硝化】
NH4+-N
NO2--N
NO3--N
21
【不同控制条件下SBR短程硝化试验分 析】
1
温度对TOC去除率的影响
31℃下TOC的去除 率几乎一直比常温 下高，说明在此条 件下，31℃更有利 于微生物的活动。
另外，单独比较常温 下TOC与水温的关系 也可以发现，适宜的 高的温度对TOC的去 除是有利的。
22
【不同控制条件下SBR短程硝化试验分 析】
实验参数选择：
参数 pH 温度 DO TOC NH4+-N
数值 7.5-8.0
31℃与常温
0.5mg/L
100-200mg/L
50-100mg/L
19
【实验概况】
实验概况及 各模式下启动 运行情况
1
SBR短程硝化 时序分析 实验 部分 不同控制条件下SBR 短程硝化试验分析
3
2
20
【实验污泥驯化情况 】
氮素对水体的危害
•降低水中的溶解氧浓度
•破坏水体的观赏性 •破坏水体的生态平衡 •毒害水生生物 •造成制水成本增加 •污染地下水 •影响渔业生产
3
我国氨氮排放总量主要以工业和生活
氨氮废水为主，其次是规模化畜禽养 殖等重点农业的氨氮废水。
【生物脱氮原理】
生物脱氮：
通过硝化细菌和反硝化细菌的联合作用 使污水中的含氮污染物转化为氮气的过程。
30
【SBR短程硝化时序分析 】
结论1
通过近一个月的 驯化过程，模拟废水 处理过程中已有亚硝 酸盐的积累，也可以 推断出反应器内已有 了短程硝化细菌的存 在。但是，但其积累 量不高，只占了氨氮 去除量的65%，要得 到亚硝酸盐更高的积 累量和氨氮更高的去 除率应进行进一步的 驯化培养。
结论2
TOC的去除与氨氮的 去除有明显的依赖关 系，且可以看出在进 水1个小时左右，反 应器内TOC与氨氮的 处理效率最高；但是 两者间的具体关系并 未得到考量，目前的 数据来看并不确定是 否是因为C/N的降低 导致反应速率的减慢， 需进一步的研究。
短程硝化细菌的环境影响因素
轻化与环境工程学院 环境工程09-1班 王璐 200905021001
指导教师姓名 专业技术职务
薛嵘 副教授
【目录】
1 2 3
水体脱氮综述 短程硝化简介 实验概况与结论
2
【水体中氮污染的来源和危害性 】
水体中氮污染的来源
城市污水中的氮≧74.00% 工业废水中的氮≈26.00% 农业退水中的氮≈1.00%
日期
进水 TOC
出水 TOC
TOC绝 对值
TOC去除 进水氨 率（%） 氮浓度 81.74 95.67
出水 氨氮 47.79
氨氮绝 氨氮去 对值 除率（%） 47.88 50.05
27
5-18 158.03 28.86 129.17
模式三 5月18日原始数据表
【实验概况】
实验概况及 各模式下启动 运行情况
24
【不同控制条件下SBR短程硝化试验分 析】
4
磁力搅拌对氨氮去除率的影响
在驯化的初始阶 段磁力搅拌没有 明显的区别。
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随着驯化的进行和氨 氮浓度的提高，可以明显看 出磁力搅拌有助于脱氮，其 可能是因为搅拌促进了脱氮 反应向着正方向移动，具体 原因仍需进一步的研究。
N2 短程硝化-反硝化 NO2--N
硝 化 阶 段
反 硝 化 阶 段
传统生物脱氮途径
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8
【短程硝化反硝化的优点】
节约供氧 好氧反应 量25% 增加能耗 减少 硝化产酸 投碱量 投加碱度 节约碳源40% 外加碳源
驯 化 情 况
5月16日—5月20日增加曝 气量（控制在2mg/L），5 月21日—5月25日减小曝气 量（控制在1mg/L以下）， 期间TOC浓度、氨氮浓度、 pH值保持不变。
5月26日—5月31日降低C/N 比到3：1，氨氮浓度提高到 150mg/L左右，pH值保持 在8左右。6月1日—6月5日 降低C/N到1：1左右，氨氮 浓度保持在200mg/L，pH 值保持在8左右。
亚硝态氮mg/L
硝态氮mg/L
0.56
1.27
10.04
1.56
28.06
2.77
48.99
5.39
74.06
6.03
78.43
5.74
79.43
3.77
6月8日模式三反应器内各物质浓度变化情况
29
【SBR短程硝化时序分析 】
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机械搅拌也是SBR反应器的一个重要影响因素
2
3
SBR短程硝化时序分析
对于工程上的放大，温度仍然是目前最需要攻克的难关
4
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恒温水浴锅 500mL广口试剂瓶 DO仪 pH计
曝气装置
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13
【1.1试验装置及主要仪器设备 】
3
模式二：31℃+手动摇匀
主要仪器：
集热式恒温加热磁力搅拌器 500mL广口试剂瓶 DO仪 pH计
曝气装置
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减少污泥 生成量
水力停留 污泥回流 缩短反应时间 时间长 消耗动力 减小反应容积35%
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9
【目录页】
1
2 3
水体脱氮综述 短程硝化简介
实验概况与结论
10
【实验概况】
实验概况及 各模式下启动 运行情况
1
SBR短程硝化 时序分析 实验 部分 不同控制条件下SBR 短程硝化试验分析
25
【不同控制条件下SBR短程硝化试验分 析】
5
冲击负荷对SBR处理效果的影响
5月16日的实验配水出现操作失误， 致使进水TOC浓度过高 （323.6mg/L），虽然三个模式下 的去除率均为受到严重影响，但是 出水的TOC绝对值相对升高。
TOC去 除率 （%） 75.28
日期
进水 TOC 323.6
出水 TOC 79.9 8
TOC绝 对值 243.6
进水氨 氮浓度 104.33
出水氨 氮 62.24
氨氮绝 对值 42.09
氨氮去除 率（%） 40.34
5-16
模式一5月16日原始数据表
26
【不同控制条件下SBR短程硝化试验分 析】
6
意外情况对SBR处理效果的影响
5月18日，在调节进水pH后，没有在进水 前测一下pH值，导致运行pH在9~10之间， 两个小时后发现问题，将反应器上清液弃 去，重新进水。后续检测的污泥各项指标 均正常，废水各方面去除率仍保持良好， 镜检污泥仍呈片絮状。
5月4日—5月10日期间，实 验配水按C/N=10：1的比例 进行配制，氨氮浓度为TOC 浓度为200mg/L，氨氮浓度 为50mg/L，pH为7.0左右， DO为0.1mg/L，微量元素 适量。
5月10日起将配水氨氮浓度 提高至100mg/L左右，同时 降低C/N比为5:1，配水TOC 浓度为150mg/L左右，pH 为7.5左右，微量元素适量。
蛋白质
NH4+-N
N2
反硝化
有机氮
氨基酸 氨化
酰 胺
氨态氮
硝化
硝态氮
氮气
尿
素
NO2--N NO3--N
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4
【传统生物脱氮工艺 】
好氧反应 增加能耗
硝化产酸 投加碱度
外加碳源
抗冲击负荷 能力差
污泥回流 消耗动力 传统生物脱氮工艺流程示意图
2
温度对氨氮去除率的影响
由上我们可以看出， 31℃下氨氮的去除率一 直高于常温 ，说明适宜 的更高的温度有利于脱 氮过程的完成。
因为有其他变量的存 在，在常温条件下温度 与氨氮去除率的关系不 是很明显。