13-新型生物脱氮工艺
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。
《2024年城市污水处理新型生物脱氮除磷技术研究进展》范文
《城市污水处理新型生物脱氮除磷技术研究进展》篇一一、引言随着城市化进程的加快，城市污水处理成为环境保护领域亟待解决的问题。
传统的污水处理方法虽然能够满足基本需求，但面对日益增长的城市人口和日益复杂的污水成分，传统的处理技术已经难以满足当前的环保要求。
因此，新型生物脱氮除磷技术的研究与进步对于改善水质、保护生态环境具有十分重要的意义。
本文旨在梳理近年来城市污水处理中新型生物脱氮除磷技术的研究进展。
二、生物脱氮技术研究（一）发展概况生物脱氮技术主要通过微生物的作用，将污水中的氮素转化为无害的氮气排放到大气中。
近年来，研究者们通过优化反应器设计、改进微生物菌群以及调控环境因素等手段，推动了生物脱氮技术的进步。
（二）技术分类目前，生物脱氮技术主要包括厌氧-好氧（A/O）工艺、同步硝化反硝化（SND）技术、短程硝化反硝化等。
这些技术通过不同的反应过程和微生物活动，实现了高效脱氮的效果。
（三）研究进展随着研究的深入，新型生物脱氮技术如微氧脱氮技术、基于膜生物反应器的脱氮技术等逐渐崭露头角。
这些技术不仅提高了脱氮效率，还降低了能耗和运行成本。
三、生物除磷技术研究（一）发展概况生物除磷技术主要通过微生物的代谢活动，将污水中的磷素去除或转化为易于回收的形态。
近年来，随着对微生物除磷机制的了解加深，除磷技术的效率也得到了显著提高。
（二）技术分类常见的生物除磷技术包括聚磷菌（PAOs）除磷工艺、厌氧-好氧（A/O）结合除磷等。
这些技术通过调控微生物的生长环境和代谢过程，实现了对污水中磷的高效去除。
（三）研究进展新型的生物除磷技术如基于微藻的除磷技术、电化学辅助生物除磷技术等逐渐成为研究热点。
这些技术不仅提高了除磷效率，还为后续的磷资源回收提供了可能。
四、新型生物脱氮除磷技术的优势与挑战（一）优势新型生物脱氮除磷技术相比传统技术，具有更高的处理效率、更低的能耗和运行成本。
同时，这些技术还能够实现对氮、磷等营养元素的回收利用，具有良好的经济和环境效益。
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
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。
生物脱氮机理、影响因素及应用工艺详解
生物脱氮机理、影响因素及应用工艺详解生物脱氮是指在微生物的联合作用下，污水中的有机氮及氨氮经过氨化作用、硝化反应、反硝化反应，最后转化为氮气的过程。
其具有经济、有效、易操作、无二次污染等特，被公认为具有发展前途的方法，关于这方面的技术研究不断有新的成果报道。
一、机理详解1、氨化反应氨化反应是指含氮有机物在氨化功能菌的代谢下，经分解转化为 NH4+的过程。
含氮有机物在有分子氧和无氧的条件下都能被相应的微生物所分解，释放出氨。
2、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NH4+化成NO2-，然后再氧化成NO3-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-)。
3、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。
二、生物脱氮主要影响因素1、温度生物硝化反应的适宜温度范围为20~30℃，15℃以下硝化反应速率下降，5℃时基本停止。
反硝化适宜的温度范围为20~40℃，15℃以下反硝化反应速率下降。
实际中观察到，生物膜反硝化过程受温度的影响比悬浮污泥法小，此外，流化床反硝化温度的敏感性比生物转盘和悬浮污泥的小得多。
2、溶解氧硝化反应过程是以分子氧作为电子终受体的，因此，只有当分子氧(溶解氧)存在时才能发生硝化反应。
为满足正常的硝化效果，在活性污泥工艺运行过程中，DO值至少要保持在2mg/L以上，一般为2~3mg/L。
当DO值较低时，硝化反应过程将受到限制，甚至停止。
反硝化与硝化在溶解氧的需求方面是一个对立的过程。
传统的反硝化过程需要在严格意义上的缺氧环境下才能发生，这是因为DO与NO3-都能作为电子受体，存在竞争行为。
新型生物脱氮工艺研究进展
生命科 学与农 业
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｈｅ ｎ ａ ｎ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
新 型 生物 脱 氮 工 艺研 究进 展
马浩亮 徐 洪斌
（ 郑州大学
水 利 与 环 境 学院 ， 河 南 郑 州 ４ ５ ０ ０ ０ １ ）
摘 要： 氮是 引起 水体 富营养化 的主要 因素之一 ， 新型脱氮技 术成为近年来的研 究热点。综述了近些年来生物脱氮理论和技术 的新发展 ， 详 细介绍 了短程硝化反硝化 、 厌氧氨氧化 、 同步硝化反硝化 的形成机 理和影响 因素， 可为生物脱 氮技术应用提供参考。
关键 词 ： 生物 脱 氮 ； 短程 硝 化 反 硝 化 ； 厌氧氨氧化 ； 同步硝 化反 硝 化
工艺越来越重要 。 近十多年来 ， 许多国家加强 了对 生物脱 氮的研究 ， 并在 理 论和技术上都取得 了重大突破 … 。其 中主要包括 短程硝化 反
陈际达等 研究发现短程硝化最适 ｐ Ｈ为 ７ ． ５～ ８ ． ５ ， 最佳 ｐ Ｈ为 ７ ． ９ 。对 于温度 ， 综合考虑各种因素 ， 郑平…认 为以 ３ ０— ３ ５ ℃ 为 宜 。Ｌ ａ ａ ｎ ｂ ｒ ｏ ｅ ｋ等 研 究 纯 种 的 ｎ ｉ ｔ ｒ ｏ ｓ ｏ ｍ ｏ ｎ ａ ｓ和 ｎ ｉ — ｔ ｒ ｏ ｂ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ 混合菌群在低 Ｄ Ｏ下的增殖及氧化规律。发现 亚硝态 氮大量 积 累 ， 其原 因是 ｎ ｉ ｔ ｒ ｏ ｓ ｏ ｍ ｏ ｎ ａ ｓ 对 Ｄ Ｏ 的亲和 力优 于 ｎ ｉ — ｔ ｒ ｏ ｂ ａ ｅ ｔ ｅ ｒ 。但低 Ｄ Ｏ下 ， 活性 污泥却 容易解 体。于德 爽等 在
浅谈脱氮新工艺
浅谈脱氮新工艺作者：马琳娜黄木华陈天翼方芳来源：《中国新技术新产品》2013年第19期摘要：传统的生物脱氮工艺存在着工艺流程长，脱氮效率低，占地大，成本高等缺点。
随着新型脱氮技术的不断发展，突破了传统脱氮工艺的局限，涌现了一批新型脱氮工艺。
本文综述短程硝化（SND），厌氧氨氧化（ANAMMOX），好氧反硝化（aerobic denitrification）等目前热点研究的脱氮新工艺，阐述了脱氮原理，影响因素，工艺特点，并与传统脱氮工艺进行对比。
关键词：脱氮；新工艺；短程硝化；厌氧氨氧化；好氧反硝化中图分类号：X703 文献标识码：B1前言水体中氮元素的存在会对环境造成严重污染，一般来说水体富营养化的主要原因之一是氨氮的超标排放，而化合态氮元素的存在又会对人和生物产生毒害作用并增加水处理成本。
传统的生物脱氮过程存在较多问题：（1）反硝化需要提供适当的电子供体，通常为有机物，增加了处理成本；（2）硝化反应与反硝化反应对DO的质量浓度需求差别很大，导致了硝化和反硝化两个过程在时问和空间上难以统一；（3）硝化菌群增殖速度慢难以维持较高的生物浓度，特别是在冬季低温环境，造成系统总水力停留时间较长，有机负荷较低，增加了基建投资和运行费用；（4）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）混合培养条件下，自养硝化菌对氧气竞争较异养菌处于劣势，硝化活性可能存在抑制；（6）硝化反应中会损耗碱度，需投加碱中和，不仅增加了处理费用，而且还可能造成二次污染。
2脱氮新工艺针对传统工艺存在的不足，目前研究较多的生物脱氮新工艺主要有短程硝化反硝化（Shortcut Nitrification Denitrification，SND）、厌氧氨氧化（Anaerobic Ammonium Oxidation，ANAMMOX）和好氧反硝化（aerobic denitrification）等。
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
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TOC/N=4
NO2 -N (mg/L)
100 80
脱氮速率(mg· L-1h-1)
30 25 20 15
6
8
10
TOC/N
1.4
40 20 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
1.0 0.8 0.6
10 5 0 15
0.4 0.2 0.0 45
Time(d)
亚硝酸型反硝化功能菌的驯化流程及过程
350 300 250
12
120 100 80 60 40 20
12 10
菌体浓度 NO -N浓度
2
10
pH
浓度 (mg/L)
浓度 (mg/L)
稳定期 对数生长期
8 6
200 150 100 50 0 0
稳定期
菌体浓度 NO -N浓度
2
8 6 4 2 0
pH
4 2 0
pH
对数生长期
0 0 10 20 30 40 50 60 70
短程硝化功能菌的驯化筛选过程
140
Specific ammonium oxidation rate
CNH4+-N =400 mg/L
140 120 100 80 60 40 20 0 6.0
pH=8.5
120
100 80 60 40 20 0 0 200 400 600 800 1000
+ NH4 -N(mg/L)
20
25
30
35
40
0.30 0.25
温度(℃)
比脱氮速率( h-1)
0.141 0.219 0.646 0.137 0.003 0.001 0.002
0.20 0.15 0.10 0.05 0.00
pH=9
6
7
8
pH 值
9
10
11
12
菌生长速率(mg· L-1h-1)
60
T=30℃
-
1.2
亚硝酸型反硝化菌属于兼氧菌：在有氧气的条件下，利用氧气作为电子受体进行 好氧呼吸；在缺氧条件下，利用亚硝氮作为电子受体，发生反硝化作用。
大多数异养菌 （对比）
好氧 O 自养 （需CO2）
好氧 O 异养 （需有机碳）
营养 类型
最适 生长pH 世代 时间
5.0-9.0
------产碱
7.5-8.0
8-36 h 0.02-0.09 h-1 产酸
7.0-8.0
8-59 h 0.01-0.06 h-1 不变
7.0-8.5
---------------产碱
生物膜和活性污 泥体系中亚氮积 累的原因及机理 研究
短程硝化反硝化工艺及理论研究进展
NH4+
控制因素 游离氨 温度 溶解氧 pH 抑制剂 污泥龄 AOB
NO2-
NOB
NO3控制机理
选择抑制 理论
控制条件 大于6 mg/L 25～35℃ 0.5～1.5 mg/L 7.8～8.5
FA对AOB和NOB的抑制浓度不同，NOB对 FA更敏感 不同温度下AOB和NOB的动力学常数不同 AOB和NOB对DO亲和力不同，低DO抑制 NOB的生长 pH不但是生物生长限制条件，而且影响FA
功能菌的驯化及特性
启动期MBR短程硝化性能达到稳定 PBBR反硝化性能稳定 MBR-PBBR捷径生物脱氮工艺启动成功
400
Ammonium oxidation rate/ Nitrogen concentration (mg/L) nitrite accumulation rate (%)
400 300 200 100 0 120 100 80 60 40 20 0 0 5
100
600 500 400 300 200 100 0 0 20 40 60
0
0
10
20
30
无NO2--N 全部NO3--N
40 50 60 70 Time (d) 大量NO2--N 全部NO2--N 少量NO3--N 无NO3--N
80
100
120
140
160
180
200
Time (h)
短程硝化功能菌
重金属、氯化物等 NOB比AOB对环境更敏感，可添加抑制剂， 促进亚氮积累 介于AOB和NOB 控制污泥龄，使系统中的NOB被逐渐淘洗掉 最小停留时间之间 （Sharon）
短程硝化反硝化的关键问题
很难实现持久稳定的高浓度亚硝氮积累！
生物强化的MBR-PBBR短程脱氮工艺可行性分析
从微生物角度出发 分别驯化和富集培养两类功能菌
Specific ammonium oxidation rate ( mgNH4+-N g-1VSS d-1)
（mgNH4 -N g-1VSS d-1）
+
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
pH
120
180
Specific ammonium oxidation rate ( mgNH4+-N g-1VSS d-1)
内循环（硝化液回流）
氮气
碱
原 废 水
反硝化反应器 （反硝化反应） 缺氧（A）
硝化反应器（去 除有机物、 硝化反应） 好氧（O）
污泥回流
沉淀池
处理水
污水 污 泥 回 流
剩余污泥 COD BOD5 NH4+-N NO3--N NH4+-N A段 反硝化 O段 有机物降解、硝化 时间 COD BOD5 内循环
160 140 120 100 80 60 40 20 15 20 25 30 35 40 45
Specific ammonium oxidization rate ( mgNH4+-N g-1VSS d-1)
T=35℃
Alk/N=8.3
100
80
60
40
短程硝化功能菌的形态
0 10 20 30 40 50
传统生物脱氮过程的生化反应及微生物
R-NH2
氨化 反硝化
氨化菌
NH4
+
NO2 NO3氨氧化菌 亚硝酸氧化菌
Nitrobacter Nitrococcus Nitrospira
氨氧化
-
亚硝酸氧化
NO2反硝化菌
N2
Pseudomonas (P. fluorescens) Bacillus 主要细 (B. subtilis) 菌种类 Bacillus (B. septicus) 氧类型 好氧/厌氧 O/A 异养 （需有机碳）
Eff. NO2-N Eff. NO3-N
Nitrogen concentration (mg/L)
500
Eff. NH4-N
+ eff. NH4 -N 300 eff. NO2 -N eff. NO3 -N
eff. TN
Inf. NH4 -N
+
200
100
0 120
Removal rate (%)
优点：流程简单、装置少、建设费用低 NO3--N 无需外加碳源，利用原水有机物进行异养反硝化 减少碱消耗，利用反硝化产碱中和硝化产的酸
A/O脱氮工艺特性曲线
新型生物脱氮技术
1.短程硝化反硝化 2.好氧反硝化 3.同步硝化反硝化（SND） 4.厌氧氨氧化
短程硝化反硝化工艺及理论研究进展
硝化阶段 反硝化阶段
真空表 泵 空气 出口
亚硝酸型反 硝化功能菌
泵 外加碳源池 泵
P
碱池 出水 泵 沉淀池
F
流量计 空气泵 进水槽
陶瓷 粒载体
MBR-PBBR短程生物脱氮工艺装置图
500
NH -N
4
+
NO2 -N
-
NO3 -N
Concentration (mg/L)
-
800 700 600 500 400 300 200 100 0 -20 0 20 40 60
菌株 JY4
生理生化特征 形态特征 16S rDNA序列分析 Pseudomonas mendocina
短程硝化功能菌
亚硝酸型反硝化功能菌
真空表 泵 空气 出口
泵 外加碳源池
P
泵
碱池 出水 泵 沉淀池
F
流量计 空气泵 进水槽
陶瓷 粒载体
MBR-PBBR捷径生物脱氮工艺装置图
2.2 MBR-PBBR 启动
10
20
30
40
50
60
70
时间(h)
时间(h)
(a) 好氧
(b) 缺氧
亚硝酸型反硝化功能菌在好氧和缺氧条件下的生长和亚硝氮降解曲线
pH
采用平板涂布法从 菌群中分离纯化出 优势菌株JY4 亚硝酸型反硝化功能菌
菌株JY4的生理生化特性
试验项目 革兰氏染色 细胞形状 与氧的关系 氧化酶反应 反硝化 明胶水解 淀粉水解 41℃生长 结果 阴性 杆状 好氧 + + 弱 + 试验项目 碳源利用 柠檬酸三钠 丁二酸钠 酒石酸钠 酒石酸钾钠 乙酸钠 乙醇 葡萄糖 L-脯氨酸 + + + + + + + + 结果 试验项目 碳源利用 丙二醇 乙基乙二醇 甘露醇 乳糖 蔗糖 DL-精氨酸 β-苯丙氨酸 + + + + 结果
6.5-8.5
2.3-8.7 h 0.08-0.3 h-1 不变
最大增 长速率
pH变化
传统生物脱氮工艺
（1）三级活性污泥脱氮工艺