同步硝化反硝化综述
硝化反硝化脱氮机理及影响因素研究 (1)
同步硝化反硝化脱氮机理及影响因素研究贾艳萍*贾心倩马姣（东北电力大学化学工程学院，吉林吉林132012）摘要：本文结合国内外研究，从宏观环境理论、微环境理论以及微生物学理论三方面阐明了同步硝化反硝化的脱氮机理，并对同步硝化反硝化的影响因素进行了综述，提出了该技术今后的研究方向。
关键词：同步硝化反硝化；脱氮机理；影响因素引言氮、磷等物质排入江河易导致水体的富营养化，传统脱氮理论认为，废水中氨氮必须经硝化反应和反硝化反应过程，才能够达到脱氮目的，这是因为硝化和反硝化过程中微生物生长的环境有很大差异，硝化反应需要有氧气存在的环境，而反硝化则需在厌氧或缺氧环境中进行。
近年来，国内外学者通过大量的试验对工程实践中遇到的现象和问题进行了研究，以传统的生物法脱氮理论作基础，发现硝化反应和反硝化反应可以在同一操作条件下同一反应器内进行，即同步硝化反硝化(简称SND)，它使传统工艺中分离的硝化和反硝化两个过程合并在同一个反应器中，避免了亚硝酸盐氧化成硝酸盐及硝酸盐再还原成亚硝酸盐这两个多余的反应，从而可节省约25%的氧气和40%以上的有机碳，在反应过程中不需要添加碱度和外加碳源。
与传统工艺相同处理效果情况下减少了20%的反应池体积，需要更低的溶解氧浓度（1.0mg/L左右），无混合液的回流以及反硝化搅拌设施[1,2]。
因此，SND简化了生物脱氮工艺流程，减少了运行成本。
它突破了传统的生物脱氮理论，简化了脱氮反应发生的条件和顺序，强化了生物脱氮过程，使传统的生物脱氮理论发生了质的飞跃。
1 同步硝化反硝化作用机理SND的脱氮机理可以从宏观环境理论、微环境理论和微生物学理论三个方面加以解释1.1宏观环境理论一般来说，反应中所需的DO都是通过曝气来供给，不同的曝气装置会导致反应器内DO的分布状态不同。
但是在好氧条件下的活性污泥脱氮系统中，无论哪种曝气装置都无法保证反应器中的DO在废水中分布均匀，例如：在SBR反应器中，曝气并不能保证整个反应器中DO完全处于均匀的混合状态,缺氧区域的存在就为该反应器中成功实现SND提供了可能。
同步硝化反硝化生物脱氮技术的研究进展
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【 要】 摘 同步硝化 反硝化 工艺 同传 统 的生物脱 氮 工艺相 比 ，可 以 节约氧和 碳源 的耗量 ，大大 降低 生产 运行 费用 ，具 有很 大 的发展前 途 。结 合 国 内外研 究成果 ，从 微环 境理 论 、宏观 环境 理论 和微 生物 学理论 方面 对 同步硝 化反 硝化 的产 生机 理进行 了 综述 ，并分 析 了同步 硝化 反硝化 的 实
ａ ｐ ｃｓａ ａ ｉｇ ｃ ｒ ｏ ｏ ｒｅ ， ｅ ｒ ａ ｉ ｇ ｕ ｐ ｒａ ｒ ｔ ｇ ａ ｄ ｏ ｅａ ｉ ｇ ｃ ｓ ｓ ｅ ｔ ｓｓ ｖ ｎ ａ ｂ ｎ ｓ ｕ ｃ ｓ ｄ ｃ ｅ ｓｎ ｐ ｅ ｅ ａｉ ｎ ｐ ｒ ｔ ｏ ｔ ｎ ｎ Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｔ ｅ ｌｔ ｓ ｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｉ ｇ ｎ Ｓ Ｄ ｉ ｂ ｔ ｏ ｅ ｔ ｎ ｂ ｏ ｄ ｔ ｅ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｈ ａｅ ｔ ｅ ｅ ｌ ｈ ｆ ｄｎ ｓｏ Ｎ ｎ ｏ ｈ ｄ ｍ ｓ ｉ ａ ｄ ａ ｒ ａ ， ｈ ｉ ｃ ｍ ｅ ｈ ｎ ｓ ｆ ｒＳ ｃ ａ ｉｍ ｏ ＮＤ ｓｒ ｖ ｅ ｄ ａ ｄａ ａ ｙ ｅ ｎ ｖ ｒ ｕ ｓ ｅ ｔ ｃ ｕ ｉ ｇ ｍａ ｒ ｅ ｖ ｒ ｎ ｅ ｔ ｎ ｉ ｒ ｅ ｖ ｒ ｎ ｎ ｈ ｏｙ ａ ｌ ａ ｉ ｌｇ ｈ ｏ ｙ Ｒｅ ｌ ａｉ ｎ ｗａ ｅ ｉｗｅ ｎ ｎ ｌｚ ｄ ｌ ａ ｉ ｓａ ｐ ｃｓｍ Ｉｄ ｎ ｃ ｏ ｎ 】 ｍ ｎ ｄｍ ｃ ｏ ｎ ｉ ｍｅ ｔｔｅ ｒ ｓｗｃ １ ｓｂ ｏ ｏ ｙ ｔ ｅ ｒ ａ ｉ ｔ ｏ ｏ ａ ｏ ｚ ｏ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓ ｎ ｆ ｅ ｃ ｎ ａ ｔ ｒ ｆＳ Ｄ ｔｃ ｎ ｌ ｇ ｒ ｎ ｌ ｚ ｄ ｌ ｅｐ ｐ ｒ Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｈ ａｅ ｔ ｐ ｌ ａｉ ｎ ｆ Ｎ Ｄ ｔｃ ｎ ｌｇ ， ｏ ｅｕ ｓ ｌｅ ｒ ｂ ｅ ｓ ｏ ｄ ｔ ｎ ｄｉ ｌ ｎ ｉｇ ｆ ｃｏ ｓｏ Ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｗｅ ｅ ａ ａｙ ｅ ｎ ｔ ａ ｅ ． ｃ ｒ ｉｇ ｔ ｔ ｅ ｌｔｓ ｐ ｉ ｔ ｓｏ ｉ ａ ｎ ｕ ｈ ｏ ａ ｃ ｏ Ｓ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｓ ｍ ｎ ｏ ｖ ｄｐ ｏ ｌｍ ａ ｉ ｓｐ ｏ ｐ ｃ ｓ ｅｅａ ｓ ｌｒｆ ｄ ｒ ｉ ｒ ｓ ｅ ｔ ｗ ｒ ｌｏｃ ａ ｉ ｅ ｄ ｔ ｌ Ｋ ｅ ｗｏ ｄ ： ｉ ｄ ｎ ｔ ｃ ｔ ｎ； ｓｍｕ ｔｎ ｏ ｓｎｔｊ ｃ ｔ ｎ ａ ｄ ｄ ｎ ｔｉ ｃ ｔｏ ： ｍ ｅ ｈ ｎ ｓ ； ｉ ｆｕ ｎ ｉ ｇ ｆｃ ｏ ｙ ｒ ｓ ｂ０ ｅ ｉ ａｉ ｒ ｏ ｉ ｌ ｅ ｕ ｉ ｆ ａｉ ｎ ｅ ｉ’ ａ ｉ ｎ ａ ｒｉ ｏ ｌｆ ｉ ｃ ａ ｉｍ ｎ ｅ ｃｎ ｔｒ ｌ ａ
生活污水同步硝化反硝化脱氮研究
生活污水同步硝化反硝化脱氮研究一、本文概述随着城市化进程的加速和人口规模的不断扩大，生活污水的处理和脱氮问题日益凸显，成为环境保护领域的重要研究课题。
其中，同步硝化反硝化（SND）作为一种高效、节能的脱氮技术，受到了广泛关注。
本文旨在探讨生活污水同步硝化反硝化脱氮的研究现状、影响因素、技术优化以及实际应用前景，以期为生活污水的有效处理和氮素减排提供理论支持和实践指导。
本文将对同步硝化反硝化脱氮的基本原理进行介绍，阐述其在生活污水处理中的应用优势及限制因素。
通过综述国内外相关研究成果，分析影响同步硝化反硝化脱氮效果的关键因素，如微生物群落结构、环境条件、碳源种类等。
在此基础上，探讨如何通过技术优化和创新，提高同步硝化反硝化脱氮的效率和稳定性。
结合实际案例，分析同步硝化反硝化脱氮在生活污水处理中的实际应用效果，展望其未来的发展前景和研究方向。
通过本文的研究，旨在为生活污水的脱氮处理提供科学依据和技术支持，推动相关领域的技术进步和可持续发展。
二、同步硝化反硝化脱氮技术的研究进展随着环境保护意识的提高和污水处理技术的发展，同步硝化反硝化脱氮技术（SND）作为一种高效、节能的污水处理方法，受到了广泛关注。
近年来，关于SND技术的研究进展主要体现在反应机理、影响因素以及工艺优化等方面。
在反应机理方面，研究者们通过深入探究SND过程中微生物的群落结构、代谢途径以及电子传递链等关键要素，揭示了SND技术的生物学本质。
这些研究不仅为SND技术的应用提供了理论基础，也为后续的优化和改进提供了方向。
在影响因素方面，温度、pH值、溶解氧浓度、碳氮比等因素对SND过程的影响得到了广泛研究。
通过调控这些因素，可以有效地提高SND技术的脱氮效率。
例如，适当提高反应温度可以加速微生物的代谢活动，从而提高SND速率；而控制适当的溶解氧浓度则可以避免硝化和反硝化过程之间的竞争，实现两者的协同进行。
在工艺优化方面，研究者们通过改进反应器结构、优化曝气方式、引入外源碳源等手段，不断提高SND技术的处理效果和运行稳定性。
同步短程硝化反硝化研究
ｎｔ ｇｎｏ ｈｇ ｏｃｎ ａ ｏ ｅ ｎｌｚ ． ｈ ｅｕｎｉｇｂｔ ｅｃ ｒ（ Ｂ ）ｗ ｓｍ ｄ ｅ ａｅ ｎｉ ｙｒｕ ｃ ｉｏｅ ｆ ｉ ｃｎｅｔ ｔｎｗ ｒ ａａ ｅ Ｔ ｅｓｑｅｃ ａ ｈｒａｔ Ｓ Ｒ ａ ｏｉ ｄｂ ｄｏ ｓｈｄａｌ ｒ ｈ ｒｉ ｅ ｙｄ ｎ ｃ ｏ ｉ ｆ ｓ ｔ ｉ
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硝化 阶段 可减少 所需 碳 源 ４ ％ ， ０ 另外 还 具 有 以下 优
同时硝化反硝化(SND)脱氮技术
氨氮
ＤＯ
硝酸氨
、
、
使在曝气阶段出现某种程度 的反硝化 即同步硝化反
硝化 的现象 也是 完全 可能 的 。除 了反 应器不 同空间
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上的溶氧不均外 ，反应器在不同时间点上的溶氧变
一 一 一
一
化 也 可 以 导 致 同 步 硝 反 硝 化 现 象 的 发 生 。 Ｈ ｕｇｅｋ ｏ 研究 了 Ｓ Ｒ 反 应 器 在 曝 气 反 应 阶 ｙｎｓｏＹ ｏ Ｂ
主
在反应器 内部 ，由于充 氧不均衡 ，混合 不均
匀 ，形成 反应器 内部 不 同区域 缺氧 和好氧段 ，分 别
体
相
ＢＯＤ
为反硝化菌和硝化菌作用提供了优势环境 ，此为生 物反应 大环 境 ，即宏 观环境 。事实上 ，生 产规模 的
生物反 应 器 中 ，完全 均匀 的混 合状态 并不 存在 ，即
Ｐ ｅ ｄ ｍｏ ａ ｐ ．， Ａｌａｉ ｅ ｅ ａ ｅ ｌ ， Ｔ ｉｓ ｈ ｅ ａ ｓ ｕ ｏ ｎ ｓｓｐ ｃ ｌ ｎ ｓ ｆｃ ａ ｉ ｇ ｓ ｈｏｐ ａｒ
最佳。徐伟 锋 通过研究生物膜 法 中 Ｄ Ｏ对 Ｓ Ｄ Ｎ 系统脱氮效率 的影响表 明，在 Ｄ Ｏ为 １０～ ． ｒ ／ ． ３０ ｇ ａ
ＳＢＲ［
、
氧化沟 ［ 、Ｃ Ｓ ＿ 工艺 等 。 ３ Ａ Ｔ４ １
１ 同步硝化 反硝 化机 理
１ １ 宏 观环境 理 论 ．
度以及微生物的絮体结构特征 ，因此 ，控制系统中 的Ｄ Ｏ浓 度 及 微 生 物 的 絮 体 结 构 对 能 否 进 行 Ｓ Ｄ Ｎ
同步硝化反硝化研究进展
（ ． 江台州学 院 ， １浙 浙江 台州 ３７ ０ １００；
２ 南 昌大学鄱 阳湖生态环境 与资源利用教育部 重点实验室 ， ． 江西
南 昌 ３０ ３ ） ３０ １
摘要： 同步硝化反硝化工 艺同传统的 生物脱氮 工艺相 比， 以节省碳 源， 少曝 气量 ， 可 减 降低设备运行 费用等优
中 图分 类 号 ： ７ １ １ Ｘ ０ ． 文 献 标 识 码 ： Ａ
Ｓ ｕ ｏ ｒ ｓ ｎ Ｓ ｍ ｕ ｔ ｎ ｏ ｓ Ｎｉｒｆｃ ｔｏ ａ ｄ Ｄｅ ｉｒｆｃ ｔｏ ｔ ｄｙ Ｐｒ ｇ ｅ ｓ ｏ ｉ ｌａ ｅ ｕ ｔ ｉ ａ ｉｎ ｎ ｎ ｔ ｉ ａ ｉ ｎ ｉ ｉ
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点， 具有很大的发展 前途 。文章结合 国内外研究 ， 从微 环境理论 、 生物 学理论和 中间产物理论方面对 同步硝 微 化反硝化 的产 生机理进行 了综述 ， 并分析 了同步硝化反硝化 的实现条件和影响 因素 。
同步硝化反硝化SND
同步硝化反硝化SND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）。
一、同步硝化反硝化的优点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：1、能有效地保持反应器中pH稳定，减少或取消碱度的投加；2、减少传统反应器的容积，节省基建费用；3、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；4、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。
二、同步硝化反硝化的机理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、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。
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。
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同步硝化反硝化研究进展摘要:同步硝化反硝化工艺同传统的生物脱氮工艺相比,可以节省碳源,减少曝气量,减少设备运行费用等优点,具有很大的研究应用前途。
本文结合国内外研究,介绍其主要机理，分析同步硝化反硝化实现条件和影响因素，并且提出了研究展望。
关键词:同步硝化反硝化;微环境;生物脱氮;好氧反硝化Study Progress on Simultaneous Nitrificationand DenitrificationAbstract:Simultaneous nitrification and denitrification (SND) has some obvious merits in comparison with traditional method for nitrogen removal. This method could reduce energy consumption and construction cost. The paer made a summary on current domesticand foreign study status of simultaneous nitrification and denitrification (SND) in waste water treatment, and made a theoretical explanation for the phenomenom of nitrification and denitrification.The author alsosummarized the practice and influencing facts of SND process and put forward some suggestions for futher study of SND.Key words: Simultaneous nitrification and denitrification;Microbiology;Biological nitrogen removal;Aerobic denitrification前言：根据传统生物脱氮理论,脱氮途径一般包括硝化和反硝化2个过程,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—硝化细菌完成的,反硝化过呈程则被认为是在严格的厌氧条件下完成的。
硝化和反硝化2个过程需要在2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进行。
然而,最近几年国外有不少实验和报道证明存在同步硝化反硝化(Simultaneous Nitrification and Denitrification, 简称SND),尤其是有氧条件下的反硝化现象确实存在于不同的生物处理系统中, 如生物转盘、SBR、氧化沟、CAST、MBR、SMBR等工艺。
在SND工艺中,硝化反应的产物可直接成为反硝化反应的底物,因此,整个反应过程加快,水力停留时间可缩短,反应器容积也可相应减小。
在废水脱氮工艺中,有机物氧化、硝化和反硝化在反应器中同时实现,既提高脱氮效果,又节约了曝气和混合液回流所需的能源。
另外在SND工艺中,反硝化反应中所释放出的碱度可部分补偿硝化反应所需要的碱,使系统的pH值相对稳定,在反应过程中,碳源对硝化反应有促进作用,同时也为反硝化提供了碳源,减少或使系统无需添加外碳源。
目前国内外学者也越来越多的关注SND技术的发展,并且进行了一些实验性的研究和应用。
1 同步硝化反硝化的机理研究1.1 微环境理论微环境理论是从物理学角度对同步硝化反硝化现象进行解释,该理论考虑活性污泥和生物膜的微环境中各种生态因子(如溶解氧、有机物、NO2-或NO3-等物质)的传递与变化,各类微生物的代谢活动及其相互关系,以及微环境的物理、化学和生物条件或状态的变化。
微环境理论认为:由于微生物个体形态非常微小,一般属微米级,影响生物的生存环境也是微小的,而宏观环境的变化往往会导致微观环境的变化或不均匀分布,从而影响微生物群体或类型的活动状态,并在某种程度上出现宏观环境与不一致的现象。
同步硝化反硝化微环境理论是建立在好氧硝化和缺氧反硝化相互独立的理论之上,主要强调DO浓度和污泥絮凝体尺寸或生物膜厚度的作用。
许多研究表明,溶解氧控制在0.5mg/L～1.0mg/L时,可以在活性污泥或生物膜体系中获得较高程度的同步硝化反硝化作用,而在相同溶解氧浓度下,同步硝化反硝化程度受污泥絮凝体尺寸和生物膜厚度影响。
1.2 微生物学理论在用生物转盘处理垃圾渗滤液时,用机械方法使生物膜均质,以破坏可能存在的厌氧区,结果发现在氧的浓度为1mg/L且未加碳源的条件下,有近90%的氨氮去除,但只有少量的硝酸盐产生,也未发现亚硝酸盐的积累。
他们推测在生物膜上生长着一群自氧型微生物可以进行好氧反硝化,但也不排除存在异养型硝化菌的可能性。
20 世纪80 年代以来,生物科cens)、粪产碱(Alcaligenes 学家研究发现微生物如荧光假单胞菌( Pseudomonas flures2facealis)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginos)、致金色假单胞菌(Pseudomonasaureofaciena)等都可以对有机或无机氮化合物进行异养硝化。
与自养型硝化菌相比较,异养型硝化菌的生长速率快、细胞产量高,要求的溶解氧浓度低,能忍受更酸性的生长环境。
反硝化一般是反硝化细菌在缺氧或低溶解氧条件下利用有机物的氧作为能量来源,以我NO2-和NO3-作为无氧呼吸时的电子受体而实现。
国内外文献报道在实验室里进行硝化细菌纯培养和混合培养以及处理垃圾渗透液的研究中均发现了好氧反硝化现象的存在。
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型细菌完成和反硝化只能在厌氧条件下进行的观点。
而且Robertson认为好氧反硝化菌也能进行异养硝化,这样反硝化菌就可以在有微量氧存在的条件下直接把氨氮转化为气态产物去除,就此提出了好氧反硝化和异养硝化的工作模型,如图2所示。
Thiosphaera pantotropha 以及其他好氧反硝化菌利用硝酸盐/亚硝酸盐的呼吸作用(好氧反硝化)、氨氧化(异氧硝化)以及最后一步中聚β羟丁酸(PHB)的形成作为过量还原能量的转换。
同时, Robertso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。
2 影响同步硝化反硝化的因素2.1 溶解氧(DO)控制系统的溶解氧在一定范围内,对获得高效的同步硝化反硝化具有极其重要的意义。
系统中的DO首先应足以满足有机物的氧化及硝化反应的需要,使硝化反应充分,其次DO浓度又不能太高,以便能在微生物絮体内产生DO浓度梯度,促进缺氧微环境的形成,同时使系统中有机底物不致于过度消耗而影响了反硝化碳源的需求。
对不同的水质和不同粒径、密实度的污泥絮体, DO浓度的控制也会有所不同。
资料表明,各种不同构筑物发生SND 的DO浓度范围也各异:四槽式氧化沟为0.3mg/L～0.8mg/L,半间歇式活性污泥法工艺为0.3mg/L～.5 mg/L,附着生长反应器系统中为1.0mg/L～2.0mg/L等,大多生产实验性的结果为0.5mg/L～1.0mg/L。
对于不同的水质和不同的工艺,实现SND的具体DO浓度水平需要在实践中确定。
可以肯定, SND系统中的DO比传统生物脱氮工艺中的DO低得多,属于低DO下的硝化反硝化脱氮工艺,这显然具有重要的实践意义。
2.2 污泥有机负荷(F/M)污泥有机负荷是影响同步硝化反硝化效果的另一关键因素,有机负荷增加会降低氨氮的去除率。
溶解氧浓度低而污泥负荷相对高时,微生物生存的微环境中缺氧微环境占有较大比例,硝化反应受到抑制;随着污泥有机负荷的降低,微生物生存的微环境形成好氧、缺氧微环境共存并达到平衡,同时硝化反硝化取得较好的效果;污泥有机负荷进一步降低,微生物生存的微环境中好氧微环境占有优势,反硝化反应受到抑制,总氮的去除率下降。
同济大学周仰原在实验中得出曝气池内溶解氧浓度为0.5mg/L时,达到最佳同步硝化反硝化效果的污泥有机负荷为0.3kgCOD/kgMLSS·d,而曝气池内溶解氧浓度为0.3 mg/L时,达到最佳同步硝化反硝化效果的污泥有机负荷为0.15kgCOD/kgMLSS·d。
2.3 有机碳源有机碳源作为生物生长代谢必需的物质和能量来源,被认为是实现完全生物反硝化的最关键因素之一。
对于同步硝化反硝化体系,由于硝化与反硝化反应同时发生,相互制约,使得有机碳源对整个反应体系的影响尤为重要。
对于同步硝化反硝化体系来说,存在一个碳源的浓度范围,使得氨氮的降解能达到一个较高的水平。
有机碳源浓度过低,满足不了反硝化的需要,浓度过高,使得硝化菌的同化作用占优而不利于氨氮的去除。
胡宇华得出的同步硝化反硝化C:N:P的最佳范围(60～140):5:1,保证99.5%的氨氮去除率的有机碳源浓度为400mg/L～1000mg/L。
李丛娜的实验表明,增加有机物浓度,提高C/N比,可提高同步硝化反硝化效果。
在碳源的投加方式上,一些学者也进行了研究。
传统的碳源投加方式往往是一次性在曝气的开始段投加,胡宇华等认为采用易降解的有机物作为碳源,难以保证反应后期的C/N比维持在反应所需水平,因此,在SBR系统中实验了分批补料的方式,获得了很好的氨氮去除效果。
2.4 氧化还原电极电位(ORP)ORP是影响SND的重要因素之一,通过控制系统中的ORP在适当的范围内可以获得较好的效果。
一般情况下,较高ORP有利于SND 的发生。
一些研究表明,ORP与DO、PH等有着密切的关系,通过控制ORP,可以间接控制DO浓度,进而控制SND。
C Collivignavelli等研究了ORP对SND的影响,认为最佳范围应当根据进水的特征来确定。
系统中高ORP值促进浓度升高。
G 了完全反硝化反应的进行,出水中NO3-较高,而低ORP值会使得出水中NH3Bertanza在延时曝气污水厂的改造过程中研究了ORP与DO的双重控制对SND的影响,认为较高的ORP有利于氮的去除,最佳ORP为150mv～200mv。
许多的研究都认为通过测量ORP 和DO的双重控制比单纯测量DO的控制言效果要好得多,这是因为不仅涉及到浓度水平,还涉及到有利于SND实现的其他因素；ORP值不仅是由O2/OH-的平衡决定,而且还由NO3-/NH4+(通常起主导作用)及NO2-/NH4+等决定。
2.5 絮凝体结构絮凝体结构,主要指活性污泥颗粒的浓度、大小等,这些特性直接影响着缺氧微环境形成以及稳定程度。