新型生物脱氮实用工艺
Feammox_一种新型自养生物脱氮技术
Feammox：一种新型自养生物脱氮技术Feammox：一种新型自养生物脱氮技术引言氮是生命体所需的关键元素之一，然而过量的氮排放却对环境产生了严重影响。
传统的氮脱氮技术往往需要高能耗和高维护成本，因此寻找一种低成本高效的氮脱氮技术迫在眉睫。
近年来，一种名为Feammox的自养生物脱氮技术受到了广泛关注，其被认为是一种具有巨大潜力的新型氮脱氮技术。
一、Feammox的特点和原理Feammox是铁氧化异化亚硝酸盐自养生物脱氮技术的简称，其最大的特点是能够在无需硝化作用的情况下直接将氨氮转化为氮气。
Feammox菌根据最新的研究成果被发现存在于不同环境中，例如淡水河流、湖泊、沿海海域等。
Feammox菌具有多种功能基因，包括异化亚硝酸还原酶（Hydroxylamine oxidoreductase）和亚硝态氮转肽酶（Nitrite converting enzyme），它们的相互协作使得Feammox菌能够直接将氨氮转化为氮气。
Feammox是自养生物脱氮技术的一种变体，它不依赖于硝化细菌进行氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐的除氮过程，而是通过Feammox菌直接将氨氮转化为氮气。
此外，Feammox菌还能直接氧化异化亚硝酸盐（NH2NO2）为硝酸盐（NO3-），这为解决自养生物脱氮过程中的亚硝酸盐积累问题提供了一种新途径。
因此，Feammox既避免了传统脱氮技术中硝化和反硝化两个步骤的需要，也减少了对化学药剂的依赖，为氮脱氮技术带来了更高的效率和低成本。
二、Feammox的应用1. 城市污水处理厂城市污水处理厂是一个大量涉及氮排放的场所，因此在这类场所应用Feammox技术能够显著提高脱氮效率。
传统的污水处理厂中一般需要采用硝化和反硝化工艺来完成脱氮过程，而Feammox技术不仅避免了这两个步骤的需要，还能更高效地将氨氮转化为氮气。
此外，城市污水处理厂一般具有较高的硝酸盐浓度，而Feammox技术还能够将亚硝酸盐高效转化为硝酸盐，进一步降低水体中亚硝酸盐的积累。
生物脱氮除磷原理及工艺
（2）反应过程 （3）反硝化反应的控制指标
①碳源
污水中的碳源，BOD5/T—N>3-5时，勿需外加 外加碳源，CH3OH（反硝化速率高生成CO2+H2O），
②PH值
当BOD5/T—N<3-5时
适当的PH值（6.5-7.5） ——主要的影响因素
PH>8，或PH<6，反硝化速率下降
8
同化反硝化
+4H
+4H
缓慢搅拌池
沉淀池
21
三、 生物除磷原理
霍米尔（Holmers）提出活性污泥的化学式 C118H170O51N17P 或C：N：P=46：8：1
※ 生物除磷——就是利用聚磷菌一类的的微生物，能够过量 的，在数量上超过其生理需要，从外部摄取磷，并将磷以聚合 形式贮藏在菌体内，形成高磷污泥，排出系统外，达到从废水 中除磷的效果。
设内循环
产生碱度,3.75mg碱度/mgNO3—N 勿需建后曝气池
回流水含有NO3—N（沉淀池污泥反硝化生成）
要提高脱氮率，要增加回流比
（2）影响因素与主要工艺参数
水力停留时间：3 ：1； 循环比：200%； MLSS值：大于3000mg/l; 污泥龄：30d; N/MLSS负荷率：0.03gN/gMLSS.d 进水总氮浓度：小于30mg/l。
活性污泥法的传统功能——去除水中溶解性有机物
1、同化作用
污水生物处理中，一部分氮备同化微生物细胞的 组分。按细胞干重计算，微生物中氮的含量约为 12.5%
4
2、氨化反应 与硝化反应 （1）氨化反应
RCHNH2COOH+O2氨化菌 RCOOH+CO2+NH3
3、硝化反应
（1）硝化过程
污水处理中的生物脱氮技术
通过控制生物反应器的温度、pH值、溶解氧等参数，优化微生物 的生长和代谢环境，提高脱氮效率。
投加营养物质
针对缺乏某些必要营养物质的废水，适当投加必要的营养物质，促 进微生物的生长和代谢，提高脱氮效率。
降低运行成本的研究
优化工艺流程
01
通过改进和优化生物脱氮技术的工艺流程，降低能耗和物耗，
环保可持续
生物脱氮技术是一种环境友好的处理方法，不会产生二次 污染，且微生物资源可循环利用，符合可持续发展的要求 。
降低处理成本
相较于传统的物化处理方法，生物脱氮技术具有较低的运 行成本和较高的处理效率，有助于降低污水处理成本。
对未来研究的建议
深入研究微生物种群
进一步了解参与硝化、反硝化的微生物种群及其代谢机制，有助 于优化生物脱氮工艺，提高脱氮效率。
开发新型生物脱氮技术
针对不同水质、不同处理要求的污水处理场景，开发新型、高效的 生物脱氮技术，以满足不断变化的污水处理需求。
强化实际应用研究
加强生物脱氮技术在污水处理厂的实际应用研究，积累运行数据， 为技术的推广应用提供实践依据。
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THANK YOU FOR YOUR WATCHING
通过控制反应条件，如溶解氧的浓度和有机物的投加量，可以实现同步硝 化反硝化，提高脱氮效率。
同步硝化反硝化可以简化工艺流程，减少设备和投资成本，因此在污水处 理领域具有广泛的应用前景。
03
生物脱氮技术的主要方法
活性污泥法
总结词
一种常用的生物脱氮技术，通过微生物的作用将污水中的氨氮转化为氮气。
详细描述
活性污泥法利用微生物的硝化作用将污水中的氨氮氧化成硝酸盐或亚硝酸盐， 再通过反硝化作用将硝酸盐或亚硝酸盐还原成氮气，从而达到脱氮的目的。该 方法操作简单，处理效果好，但能耗较高。
工艺方法——生物脱氮除磷技术
工艺方法——生物脱氮除磷技术工艺简介一、传统生物脱氮除磷技术1、传统生物脱氮原理污水经二级生化处理，在好氧条件下去除以BOD5为主的碳源污染物的同时，在氨化细菌的参与下完成脱氨基作用，并在硝化和亚硝化细菌的参与下完成硝化作用；在厌氧或缺氧条件下经反硝化细菌的参与完成反硝化作用。
2、传统生物除磷原理在厌氧条件下，聚磷菌体内的ATP进行水解，放出H3PO4和能量形成ADP；在好氧条件下，聚磷菌有氧呼吸，不断地放出能量，聚磷菌在透膜酶的催化作用下利用能量、通过主动运输从外部摄取H3PO4，其中一部分与ADP结合形成ATP，另一部分合成聚磷酸盐（PHB）储存在细胞内，实现过量吸磷。
通过排除剩余污泥或侧流富集厌氧上清液将磷从系统内排除，在生物除磷过程中，碳源微生物也得到分解。
3、常用工艺及升级改造具有代表性的常用工艺有A/O工艺、A2/O工艺、UCT工艺、SBR 工艺、Bardenpho工艺、生物转盘工艺等，这些工艺都是通过调节工况，利用各阶段的优势菌群，尽可能的消除各影响因素间的干扰，以达到适应各阶段菌群生长条件，实现水处理效果。
近年来随着研究的深入，对常用工艺有了一些改进，目前应用最广泛、水厂升级改造难度较低的是分段进水工艺。
与传统A/O工艺、A2/O工艺、UCT工艺等相比，分段进水工艺可以充分利用碳源并能较好的维持好氧、厌氧（或缺氧）环境，具有脱氮除磷效率高、无需内循环、污泥浓度高、污泥龄长等优点。
分段进水工艺适用于对A/O工艺、A2/O工艺、UCT工艺等的升级改造，通过将生化反应池分隔并使进水按一定比例分段进入各段反应池，以充分利用碳源，解决目前污水处理厂普遍存在的碳源不足和剩余污泥量过大的问题。
分段进水工艺虽然对提高出水水质有较好的效果，但该工艺并不能提高处理能力，当水厂处于超负荷运行时，分段进水改造也不能达到良好的处理效果。
二、新型生物脱氮除磷技术近年来，科学研究发现，生物脱氮除磷过程中出现了超出传统生物脱氮除磷理论的现象，据此提出了一些新的脱氮除磷工艺，如：短程硝化反硝化工艺、同步硝化反硝化工艺、厌氧氨氧化工艺、反硝化除磷工艺。
生物脱氮除磷机理及新工艺
生物脱氮除磷机理及新工艺
生物脱氮除磷是指利用生物学原理对水体中的氮和磷进行去除的一种技术。
其基本原理是将含有氮、磷的有机物通过生物降解转化为氮气和磷酸盐，从而达到净化水体的目的。
生物脱氮除磷技术的应用非常广泛，包括城市污水处理、工业废水处理、农业面源污染治理等领域。
生物脱氮除磷的主要机理是利用微生物的代谢活动来进行脱氮除磷。
在生物脱氮过程中，利用硝化菌将氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐，进而转化为氮气排放。
在生物除磷过程中，利用聚磷菌将水体中的磷转化为无机磷酸盐，进而去除。
生物脱氮除磷技术是一种相对成熟的技术，其优点包括高效、经济、环保等。
近年来，随着科技的不断发展，新型的生物脱氮除磷工艺也得到了广泛应用。
这些新型工艺包括厌氧氨氧化工艺、硝化除磷工艺、硝酸盐还原工艺等。
其中，厌氧氨氧化工艺是一种新兴的脱氮技术，具有高效、节能等优点。
硝化除磷工艺则是将氮素和磷素同时通过硝化反应进行去除，能够达到较高的脱氮除磷效率。
硝酸盐还原工艺则是通过还原反应将水体中的硝酸盐转化为氨氮，从而达到脱氮的效果。
总的来说，生物脱氮除磷技术是一种非常重要的污水处理技术，对于保护水环境具有重要的意义。
未来随着科技的不断发展，生物脱氮除磷技术也将不断完善和发展，为净化水体、改善环境质量做出更大的贡献。
污水生物脱氮除磷新工艺(共41张PPT)
▪ 一般而言，要同时达到氮磷的去除目的，城 市污水中碳氮比(COD/TKN）至少为 9。当城 市污水中碳源低于此要求时，由于大多数处 理工艺流程都把缺氧反硝化置于厌氧释磷之 后，反硝化效果受到碳源量的限制，大量的 未被反硝化的硝酸盐随回流污泥进入厌氧区 ，干扰厌氧释磷的正常进行，最终影响到整 个营养盐去除系统的稳定运行。
▪ 一、脱氮除磷的传统工艺
▪ 1、 脱氮的传统工艺 ▪ 2 、除磷的传统工艺
▪ 1、 脱氮的传统工艺 ▪ 自然界中氮一般有四种形态：
▪ 有机氮、
▪ 氨氮、 ▪ 亚硝酸盐氮 ▪ 硝酸盐氮
▪ 生活污水中的氮主要形态是有机氮和氨氮。
▪ 有机氮占生活污水含氮量的40-60%， ▪ 氨氮占50-60%，
▪ 亚硝酸盐和硝酸盐氮仅占0-5%。
▪ 总反应
▪ NH4+ + O2 + HCO3- →
▪
NO3- + H2O + H2CO3 + 微生物细胞
▪ 反硝化反应如下：
▪
▪ NO3- + CH3OH + H2CO3 → ▪ N2↑+H2O + HCO3-+微生物细胞 ▪
生物脱氮工艺
▪ 传统生物脱氮存在问题?
▪ 首先，需要充分地氧化氨氮到硝酸氮，要消
内回流
污泥回流
图3 MUCT工艺
▪ MUCT工艺有两个缺氧池，前一个接受二沉池回流污泥，后一个接受好 氧区硝化混合液，使污泥的脱氮与混合液的脱氮分开，进一步减少硝酸 盐进入厌氧区的可能。
OWASA工艺
进水
初沉池 污泥
混合液内回流
厌氧
缺氧
新型生物脱氮工艺的研究现状及发展
随着生产的发展和生活水平 的提高 ，日见 频繁 的水体富营养化已对污水处理技术提出了 除氮 的要求 。在污水处理技术 中，最常用的除 氮技术为生物脱氮 。近年来 ，传统生物脱氮技 术 已发展 的比较成熟 ，但其弊端也 日 益显 现 ， 而新的生物脱氮技术成为当前研究的热点。 污水中含有 的氮多为有机氮和氨态氮 ，对 其处理的生物脱氮工艺就是来源于这一转化过 程 ：先通过氨化作用将有机氮转化成氨氮 ，这 过程很容易实现 ，在常规 的废水处理反应器 中即可实现 ；然后是 在亚硝 化菌 的作用下 将 Ｎ Ｎ氧化成 亚硝态 氮 ，这 一过程 需要氧 的 风一 参与 ；接着是在硝化菌的作用下将亚硝态氮氧 化成硝态 氮 ， 仍需氧的参与 ；最后是在反硝化 菌 的作用下将亚 硝态氮 和硝态 氮转化成氮气 ， 这一过程需在厌氧环境中实 现，且需有机碳源 的投加。 传统硝化一反硝化为基础的生物脱 氮工艺 需设置多个反应器 ，以满足不同微生物对生境 的需求 ， 且按功能的不同，分别需有氧 气、有 机碳源的投入 。这就必然带来工艺基建 、运行 费用高 ， 理效率低等一 系列缺点 。新型生物 处 脱氮工艺正是 以此为切人点 ，探索寻找更便捷 的生物脱氮途径 ，从而克服传统工艺的不足之
科
曲 春先
科技论 坛 Ｉｌ ｌ
张 晓宁
新 型生物脱 氮工艺 的研究 现状及发展
（ 瓦房店市规划设计院， 宁 大连 １６ ０ ） 辽 １３ ０
摘 要： 针对传统 生物脱氮工艺存在的不足之 处 ， 绍了新型生物脱氮工 艺的类型 ， 介 并分别叙 述了其原理、 特点及应 用情况。 关键词 ： 生物脱 氮； 好氧反硝４ ；Ｎ ；ＨＡ Ｏ Ａ Ａ ￣Ｓ ＤＳ Ｒ Ｎ；Ｎ ＭＭＯ Ｃ Ｏ Ｘ；ＡＮ Ｎ Ｓ Ｒ Ｎ Ａ Ａ Ｍ Ｘ组 合 工艺是 指含 氨 Ａ Ｈ Ｏ —Ｎ Ｍ Ｏ 若干报道。谢曙光等人对地表水处理 中的好氧 反硝化现象进行 了研究 ，发现在水力负荷较高 废 水先流经 Ｓ Ａ Ｏ Ｈ Ｒ Ｎ反应 器 ，进行部 分亚硝 的情 况下 ，脱氮率可达 ２％～Ｏ Ｏ ３％，且 在处理 酸化 ，控制出水 中 Ｎ４ 与 Ｎ ｒ 比例为 １ ， Ｉ ： Ｏ的 ：１ 过程 中不需 添加有机碳 ， 成本较低 ，相 比于传 然 后进入 Ａ Ａ Ｍ Ｘ反应器 ，进行 厌氧氨 氧 ＮＭ Ｏ 统的脱氮方 式，好氧反硝化具有更高的应用价 化反应 ，生成氮气 ， 达到生物脱氮的 目的。这 值 。当然 ，好氧反硝化工艺存在着二次污染等 样 ，在 Ｓ Ａ Ｏ Ｈ Ｒ Ｎ反 应器 中只有一半 的氨 被氧 问题 ，仍需深入的研究来解决 。 化为 Ｎ Ｏ ，从而大大减 少 了 Ｓ Ａ Ｏ Ｈ Ｒ Ｎ反应器 １ 同时硝化一反硝化 （Ｎ ）工艺 ． ２ ＳＤ 的需氧量 ，从而降低运行费用 ；另一方 面 ， 将 传统的生物脱氮原理认 为硝化反应是好氧 Ｓ Ａ Ｏ Ｈ Ｒ Ｎ反应器 的 出水 作为 Ａ Ａ Ｍ Ｘ反应 ＮＭ Ｏ 的 ，反硝化反应是厌氧的 ， 故二者不可能在同 的基质 ，为 Ａ Ａ Ｍ Ｘ反应 创造 了条件 ，同 ＮＭ Ｏ 条件下发生。而 同时硝化一反硝化机理则突 时还克服 了单独 的 Ｓ Ａ Ｏ Ｈ Ｒ Ｎ反应 器出水 Ｃ Ｄ Ｏ 破这一观念 ， 分别从宏观和微观上解释 了同时 浓度高的缺点。 硝化一反硝化反应存在的合理性 。 Ｓ Ａ Ｏ —Ｎ Ｍ Ｏ Ｈ Ｒ Ｎ Ａ Ａ Ｍ Ｘ组合 工艺可 以说是 这种工艺在 同一反应器 中实现硝化和反硝 对 Ａ Ａ Ｍ Ｘ工艺 的优化 ，与传 统硝化 一反 ＮＭ Ｏ 化 ，甚至还有除碳 的功 能，可通过生物转 盘 、 硝化工艺相 比，它具有氧消耗量小、无 需外加 ＳＲ Ｂ 、氧化 沟、Ｃ Ｓ 等反 应器实 现 ，分 为单 碳源 、节约 中和试剂 、Ｃ ＡＴ Ｏ 排放量少 、剩余污 级生物脱氮 工艺 、生物膜单级 生物脱氮工 艺 、 泥量少 、运行费用低等诸多优点 ，其工艺的可 固定化微生物单级生物脱氮工艺等类型。 目前 持续性和显著的经济效益将为其带来广 阔的应 国 内的研究 多局限于纯种微生物培养及实验室 用前景 。 理论研究 ， 很少有实际工程应用 ，国外则 已有 ２ Ａ Ｏ ． Ｃ Ｎ Ｎ工艺 ２ 同步 硝化一反硝化脱 氮工艺 的污 水处 理在 运 Ｃ Ｎ Ｎ一体化 自养氨氧化生物脱氮工艺 ， ＡＯ 行 ，但也有不足之处 ， 以这一新型的污水处 是指在单个的反应器或者生物膜 内通过控制反 所 理工艺还有待于进一步的研究和优化。 应所需环境条件，实现氨的亚硝酸化和厌 氧氨 １ 短程硝化一 反硝化工艺 ． ３ 氧化 ，从而达到生物脱氮的 目的。 在传统硝化一反硝化过程 中可以看出 ，氨 可 以认 为 Ｃ Ｎ Ｎ工 艺 是 Ｓ Ａ Ｏ Ａ Ｏ Ｈ Ｒ Ｎ— 处。 被氧化为亚硝酸盐后可以继续被氧化为硝酸盐 Ａ Ａ Ｍ ｘ组合工 艺在 同一反 应器 中 的一种 Ｎ Ｍ Ｏ 新型生物脱氮技术按其生化反应原 理可分 然后进行反硝化 ，也可以直接在亚硝态 就进行 实现方式。在微氧条件下 ，氨被亚硝酸菌部分 为两类基本技术 ，一类是基于硝化一反硝化生 反硝化 ， 由亚硝态氮进行反硝化则可减少系 氧化为 Ｎ ｒ Ｏ －剩余部分的 Ｎ ４ 若 Ｏ ，Ｎ ； ￣ Ｈ＋ 进行厌氧 化过程的新型生物脱氮工艺 ，另一类为基 于厌 统对氧 的消耗 ，缩短反应 时问 ，降低 运行 费 氨 氧 化 反 应 ， 生 成 氮 气 ，反 应 的 实 质 与 氧氨氧化反应的新型生物脱氮工艺。 用 ，这即为短程硝化—反硝化生物 脱氮的基本 Ｓ Ａ Ｏ — Ｎ ＭＭ Ｘ组合 工艺 相同 ，反 应式 Ｈ ＲＮＡＡ Ｏ １基 于硝化～反硝化生化过程的新 型生物 原理。 为 １ Ｈ Ｏ ５ ２＋ ． ５ ２Ｏ１Ｎ ３ ． Ｈ＋ Ｎ ４ ． ０ — ｏ ３Ｎ ＋ ． Ｏ １ ＋ ８ ４ ３ ４ 脱氮 工艺 短程硝化～反硝化工艺 ， 其基本原理是在 １３ ０。 ．Ｈ２ 基于硝化一反硝化原理的新 型生物脱氮工 较 高温度 下 ， 在一个反应器内通过对 Ｄ Ｏ的控 由于 反 应是 在一 个 反 应 器 内进 行 ， 艺研究较多 ，比较有代表性的有好 氧反硝化工 制 ，先将 氨氧化为 Ｎ Ｏ一 ，再 以有 机物 为 电子 Ｃ Ｎ Ｎ工 艺 除 了 具 有 Ｓ ＡＲ Ｎ－ Ａ ＡＯ Ｈ Ｏ ＡＮ ＭＭＯ Ｘ 艺、同时硝化一反硝化工艺 、 短程硝化一反硝 供 体 ，对 Ｎ ２ 行反硝化 ，生成 氮气 ，从而 组合 工艺需氧量少 、无需外加碳源 、 Ｏ－ 进 运行 费用 化工艺等 。 达 到生 物脱 氮 的 目的 ，整 个 反 应 过程 中无 低等优点外 ，还具有 占地面积少 、基建费用低 １１ ．好氧反硝化工艺 ＮＯ 的生成 和还原 ，反应进程较传统 硝化—反 等优点 ，具有更好 的经济效益 。Ｃ Ｎ Ｎ工 艺 ｒ ＡＯ 传统生物脱氮理论认为反硝化是一个严格 硝 化进程 短 。经 研究 ，Ｓ Ａ Ｏ Ｈ Ｒ Ｎ工 艺具 有工 实现 的关键是很好地控制供氧量 ，创造出适宜 的厌氧过程 ，大多数反硝化菌为兼性 厌氧菌 ， 艺流程简单、节省 中和试剂、水力停 留时 间短 好 氧亚硝化 菌和厌 氧氨 氧化菌 生长 的 良好生 能够利用氧、硝酸盐或亚硝酸盐为 电子受体 。 等 特点 ，且耗 氧量减 少 了 ２ ％左 右 ，大 大节 境 ， 亚硝化菌能够将适量 的氨 氧化 为 Ｎ ： ５ 使 Ｏ一 ， 当氧 和硝酸盐或亚硝酸盐共存时，反硝化菌优 省 了 动 力 消 耗 。 目前 ， 已 有 生 产 规 模 的 而后与剩余部分的氨恰好反应 ，生成氮气 。 先使用氧呼吸 ， 只有当氧浓度低时硝酸盐或 Ｓ Ｒ Ｎ工艺投入运行。 故 ＨＡ Ｏ 结束语
缺氧好氧生物脱氮工艺
缺氧好氧生物脱氮工艺全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：缺氧好氧生物脱氮工艺是一种通过在缺氧和好氧环境下结合运用不同类型微生物来去除废水中的氮元素的工艺。
这种工艺结合了缺氧条件下厌氧氨氧化和好氧颗粒活性污泥（PLA）程序脱氮技术，能有效地减少氮排放。
氮是废水中的一种重要污染物，主要来源于生活污水、工业废水和农业排放。
氮的过量排放会导致水体富营养化，引起藻类过度生长，造成水体缺氧、腐败和富营养化等问题，对水生生物和水质造成严重危害。
对氮元素的减排成为环保领域的一个重要课题。
缺氧好氧生物脱氮工艺通过结合好氧和缺氧条件下的微生物活动来实现氮的有效去除。
在缺氧条件下，厌氧氨氧化过程中，氨氮首先通过厌氧氨氧化细菌氧化为亚硝态氮，然后在好氧条件下，颗粒活性污泥（PLA）通过水解和硝化反应将亚硝态氮进一步氧化成硝态氮，最终通过硝化反应将硝态氮还原为气态氮气，实现氮的去除。
缺氧好氧生物脱氮工艺具有许多优点。
该工艺采用了厌氧氨氧化和PLA程序相结合的方式，有效地提高了氮去除效率。
该工艺采用生物方法去除氮元素，减少了化学药剂的使用，降低了运行成本。
该工艺对过硝化、挥发性有机物和pH等参数的变化具有一定的稳定性，适用于不同的水质条件。
缺氧好氧生物脱氮工艺还可以较好地应用于氮和磷同时去除的工艺中。
由于生物脱氮工艺对磷的需氧量较小，可通过调控好氧和缺氧条件下的微生物活动，实现氮和磷的同时去除，提高了废水处理的综合效益。
需要指出的是，缺氧好氧生物脱氮工艺在实际应用中还存在一些问题。
对于废水中氮的去除效率受到温度、pH值、C/N比和氧气供应等多种因素的影响，需要合理的调控和控制。
该工艺在处理高氨氮废水时可能会产生硫酸盐、硝酸盐和硫化氢等有害产物，需要进行后续处理。
第二篇示例：缺氧好氧生物脱氮工艺是一种利用生物自然功能进行废水处理的技术，通过调控缺氧和好氧环境下微生物的代谢过程，实现废水中氮的去除。
该工艺具有环保、经济、高效等优点，受到了广泛关注和应用。
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新型生物脱氮工艺摘要介绍六种新型生物脱氮工艺的基本原理和研究现状。
随后介绍新型生物脱氮工艺的原理和特征及工艺的发展前景。
关键词SHARON工艺；ANAMMOX工艺；SHARON-ANAMMOX组合工艺；OLAND工艺；CANON工艺；随着现代工业的不断发展、化肥的普遍应用及大量生活污水的排放，废水中的氮污染日益严重。
各种水体富营养污染事件频繁爆发，破坏了水体原有的生态平衡，严重污染了周围环境。
我国作为水资源十分短缺的国家，严格控制脱氮污水的超标排放是十分必要的。
对于氮素污染的治理，国外常见的工程技术有空气吹脱法、选择性离子交换法、折点氯化法、磷酸铵镁沉淀法、生物脱氮法等。
其中，生物脱氮法使用围广，投资及运转成本低，操作简单，无二次污染，处理后的废水易达标排放，已成为脱氮常用处理方法。
1 传统生物脱氮工艺传统生物脱氮一般包括硝化和反硝化两个阶段，分别由硝化菌和反硝化菌完成。
硝化反应是由一类化能自养好样的硝化细菌完成，主要包括两个步骤：第1步称为亚硝化过程，由亚硝酸菌将氨态氮转化为亚硝酸盐；第2步称为硝化过程，由硝酸菌将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐。
反硝化作用是在厌氧或缺氧条件下反硝化菌把硝酸盐转化为氮气排除。
该转化过程有许多中间产物，如HNO2、NO2和N2O。
反硝化菌多数是兼性厌氧菌，在无分子态氮存在的环境下，利用硝酸盐作为电子受体，有机物作为碳源和电子供体提供能量并被转化为CO2、H2O。
传统生物脱氮工艺在废水脱氮方面起到了一定的作用，但任存在以下问题[1]：（1）在低温冬季硝化菌群增殖速度慢且难以维持较高的生物浓度。
造成系统总水力停留时间（HRT）长，有机负荷较低，增加了基建投资和运行费用。
（2）硝化过程是在有氧条件下完成的，需要大量的能耗；（3）反硝化过程需要一定的有机物，废水中的COD经过曝气有一大部分被去除，因此反硝化时往往要另外加入碳源；（4）系统为维持较高生物浓度及获得良好的脱氮效果，必须同时进行污泥回流和硝化液回流，增加了动力消耗及运行费用；（5）抗冲击能力弱，高浓度氨氮和亚硝酸盐进水会抑制硝化菌的生长；（6）为中和硝化过程产生的酸度，需要加碱中和，增加了处理费用；2SHARON工艺2.1 SHARON工艺的研发SHARON(Single reactor for High activity Ammonia Removal Over Nitrite)工艺是荷兰Delft技术大学开发的一种新型的脱氮工艺[2]。
其基本原理是在同一个反应器，先在有氧的条件下，利用氨氧化细菌将氨氧化生成NO2-；然后再缺氧的条件下，以有机物作为电子供体，将亚硝酸盐反硝化，生成氨气。
其反应式如式（1），式（2）所示。
由于该工艺把硝化作控制在亚硝酸盐阶段，比传统硝化—反硝化工艺缩短了一段流程，因此国形象地将它称为短程硝化—反硝化工艺。
NH4+ + 1.5O2→NO2- + 2H+ + H2ONO2- + 0.5O2→NO3-SHARON工艺的典型特征是：①短程硝化和短程反硝化被放置在一个反应器实施，工艺流程较短；②反应器不持留活性污泥，装置结构简单；③操作温度较高（30~40℃），处理效率较好；④借助于反硝化作用调控酸碱度（Ph7~8）,无需加碱中和。
2.2SHARON工艺的微生物Loosdrecht等人[3]认为，氧化NH3—N的通常是Nitrosomonas europaea，这是一种典型的好氧氨氧化菌。
平[4]的研究表明，该种细菌培养物的氨氧化活性高于氨氧化菌和硝化菌的混培物的氨氧化活性。
Logemann等人[5]采用现代分子生物学技术对SHARON反应器中的微生物群落进行研究，结果表明SHARON工艺中其主要作用的细菌是Nitrosomonas europaea，即一种普遍存在的氨氧化细菌。
2.3SHARON工艺的技术要点SHARON工艺的核心是使消化过程终止于亚硝酸盐阶段。
在实施上，不仅主要抑制亚硝酸盐氧化，还要促进氨化，只有这样，才能使工艺经济效益高。
2.3.1温度控制温度对生物反应有很大的影响。
升高温度一方面可加快酶促反应，另一方面也可加快酶变性失活。
如果其他条件保持不变，生物反应有一个最适温度。
对于硝化反应，文献来源不同，所报道的温度围和适宜温度差距很大。
总的来看，硝化反应的温度围为4~45℃，适宜温度为20~30℃，温度低于15℃或高于40℃硝化反应速率降低。
Hellinga等人认为，在常温（5~20℃）下，由于亚硝化细菌的生长速率小于硝化细菌的速率，前者产生的亚硝酸盐很容易被后者氧化为硝酸盐，因此在这个温度围运作的传统生物脱氮工艺，只能进行全程硝化—反硝化反应。
[2]提升反应器的运行温度（20~30℃），利用亚硝化细菌和硝化细菌不同的温度效应，有助于亚硝化细菌从而实现短程硝化。
需要指出的是，温度并非越高越好，温度超过40℃会导致反应速率下降；另外，废水升温需要能量，温度越高，能耗越大。
综合考虑，SHARON工艺的操作温度以30~35℃为宜。
2.3.2pH控制在硝化工艺中，pH是一个非常重要的调控参数。
一般而论，硝化反应的pH围为5.5~10.0，适宜pH为6.5~9.0。
pH低于6.5或高于9.0，硝化速率降低。
其中，亚硝化细菌与硝化细菌适宜生长的pH围略有差异，分别为7.0~8.5和6.5~7.5。
pH7.4~8.3时亚硝化细菌的活性较高，亚硝化细菌的活性较高，亚硝酸盐产生速率较快，最大值出现在pH8.0附近。
硝化细菌在pH7.0附近较高，硝酸盐产生速率的最大值也出现在中性围。
试验表明，pH大于7.4时，亚硝酸盐占产物的比例高于90%。
SHARON工艺的pH宜控制在7.4~8.3之间。
2.3.3溶解氧浓度控制氨氧化细菌和硝化菌都是绝对好氧菌，一般认为应使DO在0.5mg/L以上时硝化作用才能较好的进行。
Hanaki等人[6]研究表明，在25℃时，进水NH3—N为80mg/L，低溶解氧（0.5mg/L）下，氨氧化细菌的增值速率加快近一倍，不唱了由于低溶解氧所造成的代活性的下降，使得从氨氧化到NO2—N的过程没有受到明显的影响；而硝化细菌的增殖速度在低的溶解氧（0.5mg/L）下没有任何提高，从NO2-—N到NO3-—N的氧化过程受到了严重的抑制，从而导致NO2-—N的大量积累。
因此，即使再较低温度（25℃）下，控制较低的溶解氧浓度也可以抑制硝化菌生长获得NO2-—N的积累。
2.3.4泥龄控制泥龄是指活性污泥在反应器的平均停留时间，也即反应器污泥完全更新一次所需时间。
由于亚硝化细菌的倍增时间短于硝化细菌，在悬浮生长系统中，控制污泥泥龄可逐渐洗出硝化细菌而保留亚硝化细菌，从而实现短程硝化。
Van Kempen[7]等人根据SHARON工艺生产性应用经验，推荐奖泥龄控制在1~2.5d。
2.4SHARON工艺的应用SHARON是应荷兰鹿丹特Dokhaven污水处理厂的要求而研发的，它没有经过中间的试验，直接从实验室规模（1.5L）放大到生产性规模（1800m3）。
Dokhaven污水处理厂的工艺流程如图1所示。
其中SHARON工艺用于处理厌氧消化污泥分离液。
图 1 Dokhaven污水处理厂流程SHARON工艺在Dokhaven污水处理厂取得成功后，已推广应用于荷兰Utrecht污水处理厂，处理对象相同（厌氧消化污泥分离液）[7]。
3ANAMMOX工艺3.1 ANAMMOX工艺的研发ANAMMOX（Anaerobic AMMonium OXidation）即厌氧氨氧化工艺也是荷兰Delft大学1990年提出的一种新型脱氮工艺[8]。
该工艺的特征是在厌氧条件下，以硝酸盐或亚硝酸盐为电子受体，将氨氮氧化生成氮气。
如果说上述的 SHARON 工艺还只是将传统的硝化反硝化工艺通过运行控制缩短了生物脱氮的途径,，ANAMMOX 工艺则是一种全新的生物脱氮工艺, 完全突破了传统生物脱氮工艺中的基本概念。
3.2ANAMMOX工艺的微生物Graaf[9]研究表明，参与厌氧氨氧化的细菌是一种自养菌，在厌氧氨氧化过程中不需要添加有机物。
同时他们还发现，随着试验的进行，反应器污泥的颜色由褐色变为红色。
厌氧氨氧化菌是ANAMMOX工艺的基石，其生长能力和代能力是ANAMMOX工艺的灵魂。
厌氧氨氧化菌代活性高，对基质亲和力强，意味着ANAMMOX工艺具有很高的容积转化效率和基质转化程度。
厌氧氨氧化菌生长慢，细胞产率低，意味着ANAMMOX工艺虽有剩余污泥排放量少的优点，但也有启动时间长和运行不稳定的缺点。
厌氧氨氧化菌代产生硝酸盐，意味着ANAMMOX工艺的出水需要补充合理，否则会影响出水水质。
虽然厌氧氨氧化菌可把氨和亚硝酸盐转化成氨气，但在许多生境中，只存在氨，并不存在亚硝酸盐。
要进行厌氧氨氧化，需要外部提供亚硝酸盐。
亚硝化细菌能够把氨氧化成亚硝酸盐，是厌氧氨氧化菌理想的合作伙伴。
3.3ANAMMOX工艺的技术要点ANAMMOX工艺的关键是获得足量的厌氧氨氧化菌，并将其有效的保持在装置，使反应器达到设计的厌氧氨氧化功能。
在实施上，不仅要优化营养条件和环境条件，促进厌氧氨氧化菌的生长，同时要设法改善菌体的沉降性能并改进反应器的结构，促使功能菌有效保持。
3.3.1温度控制温度是影响细菌生长和代的重要环境条件，但是由于厌氧氨氧化菌生长缓慢，测定菌体浓度变化十分困难，至今未见温度与该菌生长之间的定量关系。
从反应活化能角度看，厌氧氨氧化菌属于容易进行的化学反应；但同时属于较难进行的生物反应。
在温度效应上，活化能越大，化学反应对温度变化的敏感性越高。
在废水生物处理中，厌氧氨氧化属于对温度变化比较敏感的反应类型，理论上提高温度有利于加速反应。
3.3.2pH控制-在水溶液中会发生离解, 因此pH对厌氧氨氧化具有影响作用。
平[4]的研由于氨和NO2究表明ANAMMOX 反应的最适pH 在7.5附近。
Jetten[10]等人认为, ANAMMOX 工艺在 pH 为6.7~ 8.3 围都可以运行较好，最适pH 为8。
3.3.3溶解氧控制Strous等人采用序批式反应器试验了氧对厌氧氨氧化的影响[11]。
该反应器以厌氧和好氧交替运行，在充氧期间，没有厌氧氨氧化反应；只有在停止供氧后，才发生厌氧氨氧化反应。
试验表明，氧能够抑制厌氧氨氧化活性，但除氧后厌氧氨氧化活性能够恢复。
Strous等人进一步考察了对厌氧氨氧化活性的抑制浓度[11]。
他们发现，在氧浓度为0.5%~2.0%空气饱和度的条件下，厌氧氨氧化活性被完全抑制；氧对厌氧氨氧化的抑制浓度低于0.5%空气饱和度。
3.3.4泥龄控制由于厌氧氨氧化菌生长缓慢，细菌产率低，维持长泥龄对ANAMMOXA工艺具有至关重要的作用。
在废水生物处理中，活性污泥除碳工艺涉及的微生物主要是异养性细菌，他们的倍增时间一般为数十分钟至数小时，工程设计上常用的泥龄为5~15d；活性污泥硝化工艺涉及的微生物主要是自养性硝化细菌，它们的倍增时间一般为数小时至十几小时，工程设计上常用的泥龄为10~20d；厌氧氨氧化菌的倍增时间长达11d，因此ANAMMOX工艺的泥龄越长越好。