短程与同步硝化反硝化
同步硝化反硝化
同步硝化反硝化的出路，究竟在何方？古语云：殊途同归。
对于污水脱氮来说，亦是如此。
处理方法并不是只有一种。
方法一：依照传统生物脱氮理论，在脱氮过程中需要经过硝化和反硝化两个过程，最终将氨氮转化为氮气而解决污水处理脱氮问题。
生物脱氮原理如下：硝化作用是在亚硝酸菌作用下将氨氮转化为NO2-N，然后硝酸菌将NO2-N转化为NO3-N。
反硝化作用是指在厌氧或缺氧情况下将NO3-N转化为NO2-N，并最终将NO2-N转化为N2。
方法二：然而，近年来，国内外的不少研究和报告证明存在着同步硝化反硝化现象。
同步硝化反硝化又称短程硝化反硝化。
是指在同一反应器内同步进行硝化反应和反硝化反应。
这样的反应中，反硝化可以直接利用硝化作用转化的NO2-N进行反应，而不必将氨氮转化为NO3-N，可以减少能源的消耗，以及对氧的需求。
条条道路通罗马，那么总有一条是最合适的吧？那么，相对于传统脱氮反应来说，同步硝化反硝化又具有什么样的优势呢？根据化学计量学统计，与传统硝化反硝化脱氮反应相比，同步硝化反硝化具有以下优势：1.在硝化阶段可以减少25%左右的需氧量，减少对曝气的需求，就是减少能耗；2.在反硝化阶段减少了40%的有机碳源，降低了运行费用；3.NO2-N的反硝化速率比NO3-N的反硝化速率高63%左右；4.减少50%左右污泥；5.反应器容积可以减少30%-40%左右；6.反硝化产生的OH－可以原地中合硝化作用产生的H＋,能有效保持反应容器内的PH。
（以上数据出自论文：《同步硝化反硝化脱氮机理分析及影响因素研究》）既然有这么多的优势，那么为什么同步硝化反硝化工艺一直没能得到推广呢？这个，就要用一句古语来解释了：祸兮，福之所倚，福兮，祸之所伏。
也就是说，有利就有弊。
同步硝化反硝化工艺进入人们的视线以来，科学家以及相关的研究人员在上面倾注了大量的精力进行研究，对影响同步硝化反硝化反应的因素有了详细的了解。
同步硝化反硝化的影响因素总结如下：1.溶解氧（DO）控制系统中溶解氧，对获得高效的同步硝化反硝化具有极其重要的意义。
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。
生化脱氮工艺
生化脱氮工艺1、全程硝化反硝化全程硝化反硝化是目前应用最广时间最久的一种生物法，是在各种微生物作用下,经过硝化、反硝化等一系列反应将废水中的氨氮转化为氮气，从而达到废水治理的目的。
全程硝化反硝化法去除氨氮需要经过两个阶段：硝化反应：硝化反应由好氧自养型微生物完成，在有氧状态下，利用无机氮为氮源将NH 「化成NO-然后再氧化成NO B的过程。
硝化过程可以分成两个阶段。
第一阶段是由亚硝化菌将氨氮转化为亚硝酸盐(NO2),第二阶段由硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐(NO3)0反硝化反应：反硝化反应是在缺氧状态下，反硝化菌将亚硝酸盐氮、硝酸盐氮还原成气态氮(N2)的过程。
反硝化菌为异养型微生物，多属于兼性细菌，在缺氧状态时，利用硝酸盐中的氧作为电子受体，以有机物(污水中的BOD成分)作为电子供体，提供能量并被氧化稳定。
全程硝化反硝化工程应用中主要有AO、A20＞氧化沟等，是生物脱氮工业中应用较为成熟的方法。
全程硝化反硝化法具有效果稳定、操作简单、不产生二次污染、成本较低等优点。
该法也存在一些弊端，如当废水中C/N比值较低时必须补充碳源，对温度要求相对严格，低温时效率低，占地面积大，需氧量大，有些有害物质如重金属离子等对微生物有压制作用，需在进行生物法之前去除，此外，废水中，氨氮浓度过高对硝化过程也产生抑制作用，所以在处理高浓度氨氮废水前应进行预处理，使氨氮废水浓度小于500mg∕L传统生物法适用于处理含有有机物的低浓度氨氮废水,如生活污水、化工废水等。
2、同步硝化反硝化(SND)当硝化与反硝化在同一个反应器中同事进行时，称为同时消化反硝化(SND)。
废水中的溶解氧受扩散速度限制在微生物絮体或者生物膜上的微环境区域产生溶解氧梯度，使微生物絮体或生物膜的外表面溶解氧梯度，利于好氧硝化菌和氨化菌的生长繁殖，越深入絮体或膜内部，溶解氧浓度越低，产生缺氧区，反硝化菌占优势，从而形成同时消化反硝化过程。
影响同时消化反硝化的因素有PH值、温度、碱度、有机碳源、溶解氧及污泥龄等。
强化生物脱氮工艺简介
强化生物脱氮工艺简介如果说有什么事，能让水友第一时间就乱了阵脚，氨氮超标肯定要排在前列。
要知道，含氮量可是控制水污染的一项重要指标。
含氮废水要是超标排放，很容易导致水体中的氮含量超过环境容量，富营养化也是这么产生的。
目前污水厂内普遍采用的处理方式是利用硝化菌、反硝化菌的生物特性对污水进行脱氮处理，简单来说，就是将污水中的氮元素通过微生物的代谢转化为氮气排出来。
这种方法好用吗？肯定好用。
它相比物化法有着明显的优势，比如能较彻底地脱去污水中的氨，并且不会产生二次污染问题，能耗也比较低。
而缺点也有，比如系统总停留时间过长、抗冲击负荷能力较差等。
今天给给大家介绍最新的生物脱氮技术，也叫——强化的生物脱氮技术！！一、什么是强化生物脱氮技术强化生物脱氮技术是指：在污水处理系统中，利用菌群的生物特性和物化手段调控反应条件，以此改善工艺脱氮效果的技术方法。
这种工艺被强化以后呢，在理论上能够增强微生物对氮素的降解能力，加快反应物降解速率，提高出水水质。
目前，已研究开发出的强化生物脱氮技术有：短程硝化反硝化、同步硝化反硝化、厌氧氨氧化、反硝化聚磷菌强化脱氮等。
二、强化生物脱氮技术原理01 短程硝化反硝化短程硝化反硝化是一种可用来处理高浓度、低碳氮比的新型脱氮技术。
其作用机理是通过改变反应池环境温度、pH值、溶解氧浓度DO、污泥龄等影响硝化阶段的因素条件，将硝化过程停止于亚硝化阶段，不进行亚硝酸盐氮(NO2-N) 到硝酸盐氮 (NO3-N)的转化，亚硝化后直接进行反硝化反应。
短程硝化反硝化与传统的全程硝化反硝化相比，该技术具有下列特点：亚硝化细菌（AOB）比硝化细菌（NOB）具有更短的世代周期和污泥龄，将硝化过程氨氮氧化停止在亚硝化阶段，可以有效提高微生物生长速率，促进反应正向进行，缩短系统的水力停留时间，从而减少产泥量，有效的节省了反应器设计使用容积；不进行 NO2-N 至 NO3-N 的转化可降低溶解氧的消耗量，降低用于曝气充氧的能量损耗；NO3-N 比 NO2-N 转化为 N2 需要更多的电子供体，硝化过程中，由于只完成了氨氮到亚硝酸盐氮的转化，为后续的反硝化过程节省了接近一半的有机碳源需求量。
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。
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。
循环升流式同步短程硝化反硝化池工艺污水处理厂设计
循环升流式同步短程硝化反硝化池工艺污水处理厂设计循环升流式同步短程硝化反硝化池工艺污水处理厂设计一、引言随着城市化进程的加快和人口的增加，污水排放量也逐渐增加，给环境造成了严重的污染。
因此，污水处理成为维护环境生态平衡的重要任务之一。
本文旨在设计一种适合中等规模的污水处理厂工艺，来高效处理污水。
二、工艺介绍循环升流式同步短程硝化反硝化池工艺是一种常见的废水处理技术。
该工艺采用了硝化菌和反硝化细菌的共生关系，将废水中的氨氮转化为无害的氮气，从而达到去除污染物的目的。
该工艺的主要特点是，通过循环升流的方式，将废水和硝化反硝化过程集成在一个池体内进行，既节省了空间，又提高了处理效率。
同时，通过合理设置好氧区和缺氧区，可以实现硝化和反硝化菌的有效共生，使废水处理更加稳定可靠。
三、工艺设计1. 工艺流程：废水首先通过预处理单元去除大颗粒物和固体悬浮物，然后进入同步短程硝化反硝化池。
在该池体内，通过循环升流的方式，废水与硝化反硝化菌接触反应，并将氨氮转化为氮气。
最后，经过沉淀池去除残余的悬浮物和沉淀物。
2. 池体结构设计：池体采用圆形结构设计，通过设置气体收集系统，收集生成的氮气，并通过排气管道排出。
同时，根据处理量的大小，合理设计池体的尺寸，以提高处理效率。
3. 工艺参数选择：根据实际情况，选择适当的进水量、污泥回流比例、通气量等参数，以确保整个工艺的稳定运行。
同时，根据废水的水质特点，调整并监测废水的pH值、温度等指标，以满足相应的处理要求。
四、操作维护1. 污泥的搅拌与回流：通过合适的搅拌设备，保持污泥的均匀分布，并通过回流系统将部分污泥回流到同步短程硝化反硝化池，以提供足够的活性菌量。
2. 废气处理：通过气体收集系统和排气管道，将生成的氮气排出。
针对气味较大的废气，可以采用活性炭吸附和生物过滤等方法进行处理。
3. 水质监测：定期对进出水的水质参数进行监测和分析，以确保处理效果符合要求。
根据监测结果，及时调整各种参数，保持工艺的稳定运行。
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新型脱氮工艺研究
一、短程硝化反硝化
1、简介
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NH4+-N 氧化为NO2--N的亚硝化过程；第二步是由硝化菌将NO2--N氧化为氧化为NO3--N 的过程；然后通过反硝化作用将产生的NO3—N经由NO2--N转化为N2，NO2--N 是硝化和反硝化过程的中间产物。
1975年V oets等在处理高浓度氨氮废水的研究中，发现了硝化过程中NO2--N积累的现象，首次提出了短程硝化反硝化脱氮的概念。
如图1所示。
NH4+ NO2-NO3-NO2-N2
传统生物脱氮途径
NH+NO-N2
短程硝化-反硝化生物脱氮途径
图1 传统生物脱氮途径和短程
硝化-反硝化生物脱氮途径
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NO2-
NO3-和NO3-NO2-两步反应，这使得短程硝化反硝化生物脱氮具有以下优点：
⑴可节约供氧量25%。
节省了NO2-氧化为NO3-的好氧量。
⑵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TN的去除
率。
并可以节省投碱量。
⑶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%。
⑷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COD，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、影响短程硝化反硝化的因素
2.1温度的影响
温度对微生物影响很大。
亚硝酸菌和硝酸菌的最适宜温度不相同，可以通过调节温度抑制硝酸菌的生长而不抑制亚硝酸菌的方法，来实现短程硝化反硝化过程。
国内的高大文研究表明：只有当反应器温度超过28℃时，短程硝化反硝化过程才能较稳定地进行。
2.2 pH值的影响
pH较低时，水中较多的是氨离子和亚硝酸，这有利于硝化过程的进行，此时无亚硝酸盐的积累；而当pH较高时，可以积累亚硝酸盐。
因此合适的pH环境有利于亚硝化菌的生长。
pH对游离氨浓度也产生影响，进而也会影响亚硝酸菌的活性，研究表明：亚硝化菌的适宜pH值在8.0附近，硝化菌的pH值在7.0附近。
因此，实现亚硝化菌的积累的pH值最好在8.0左右。
2.3溶解氧（DO）的影响
DO对控制亚硝酸盐的积累起着至关重要的作用。
亚硝化反应和硝化反应均是好氧过程，而亚硝酸菌和硝酸菌又存在动力学特征的差异：低DO条件下亚硝酸菌对DO的亲和力比硝酸菌强。
可以通过控制DO使硝化过程只进行到氨氮氧化为亚硝态氮阶段，从而淘汰硝酸菌，达到短程硝化的目的。
2.4泥龄的影响
氨氮的硝化速率比亚硝态氮的氧化速率快，而亚硝酸菌的世代周期比硝化菌的世代周期短，因此可以通过控制HRT使泥龄在亚硝酸菌和硝酸菌的最小停留时间之间，使亚硝酸菌成为优势菌种，逐步淘汰硝酸菌。
2.5其它因素的影响
二、同步硝化反硝化
1、简介
根据传统生物脱氮理论，脱氮途径一般包括硝化和反硝化两个阶段，硝化和反硝化两个过程需要在两个隔离的反应器中进行，或者在时间或空间上造成交替缺氧和好氧环境的同一个反应器中；实际上，较早的时期，在一些没有明显的缺氧及厌氧段的活性污泥工艺中，人们就层多次观察到氮的非同化损失现象，在曝气系统中也曾多次观察到氮的消失。
在这些处理系统中，硝化和反硝化反应往往发生在同样的处理条件及同一处理空间内，因此，这些现象被称为同步硝化/反硝化（SND）。
对于各种处理工艺中出现的SND现象已有大量的报道，包括生物转盘、连续流反应器以及序批示SBR反应器等等。
与传统硝化-反硝化处理工艺比较，SND 具有以下的一些优点：
⑴能有效地保持反应器中pH稳定，减少或取消碱度的投加；
⑵减少传统反应器的容积，节省基建费用；
⑶对于仅由一个反应池组成的序批示反应器来讲，SND能够降低实现硝化-
反硝化所需的时间；
⑷曝气量的节省，能够进一步降低能耗。
因此SND系统提供了今后降低投资并简化生物除氮技术的可能性。
2、同步硝化/反硝化的机理研究
2.1、宏观环境
生物反应器中的溶解氧DO主要是通过曝气设备的充氧而获得，无论何种曝气装置都无法使反应内氧气在污水中充分混匀。
最终形成反应器内部不同区域缺氧和好氧段，分别为反硝化菌和硝化菌的作用提供了优势环境，造成了事实上硝化和反硝化作用的同时进行。
除了反应器不同空间上的溶氧不均外，反应器在不同时间点上的溶氧变化也可以导致同步硝化/反硝化现象的发生。
Hyungseok Yoo 研究了SBR反应器在曝气反应阶段，反应器内DO浓度历经减小后逐渐升高，并伴随的同步硝化/反硝化现象。
2.2、微环境理论
缺氧微环境理论是目前已被普遍接受的一种机理，被认为是同步硝化/反硝
化发生的主要原因之一。
这一理论的基本观点认为：在活性污泥的絮体中，从絮体表面至其内核的不同层次上，由于氧传递的限制原因，氧的浓度分布是不均匀的，微生物絮体外表面氧的浓度较高，内层浓度较低。
在生物絮体颗粒尺寸足够大的情况下，可以在菌胶团内部形成缺氧区，在这种情况下，絮体外层好氧硝化菌占优势，主要进行硝化反应，内层为异样反硝化菌占优势，主要进行反硝化反应（如图1）。
除了活性污泥絮凝体外，一定厚度的生物膜中同样可存在溶氧梯度，使得生物膜内层形成缺氧微环境。
2.3 生物学解释
传统理论认为硝化反应只能由自养菌完成，反硝化只能在缺氧条件下进行，近年来，好氧反硝化菌和异样硝化菌的存在已经得到了证实。
2.4 其它因素影响
3、同步硝化反硝化影响因素
实现SND的关键在于对硝化反硝化菌的培养和控制，目前国内外研究认为对影响硝化反硝化菌的因素如下。
3.1、溶解氧
DO的影响对同步硝化反硝化至关重要，研究表明，通过控制DO浓度，使硝化速率与反硝化速率达到基本一致才能达到最佳效果。
3.2、有机碳源
有机碳源对整个同步硝化反硝化体系的影响尤为重要。
研究表明，有机碳源含量低则反硝化满足不了要求；有机碳源含量高则不利于氨氮去除。
3.3、微生物絮体结构
微生物絮体结构不但影响生物絮体内DO的扩散，而且影响碳源的分布，絮体结构大小、密实度适中才有利于同步硝化反硝化。
研究表明，微生物絮体的同步硝化反硝化能力随活性污泥絮体大小的增加而提高。
3.4、pH值
同步硝化反硝化值在7.5左右时最合适。
硝化菌最适pH为8.0~8.4，而反硝化菌最适pH为6.5~8.0.
3.5 温度
同步硝化反硝化温度在10~20℃时最适。
硝化菌在20~25℃时性能减退，亚硝化反之。
25℃时亚硝化性能最高。
25℃后，亚硝酸菌受游离氨的抑制明显。