三种生物脱氮工艺研究现状
脱氮微生物及脱氮工艺研究进展
脱氮微生物及脱氮工艺研究进展脱氮微生物及脱氮工艺研究进展摘要：氮是地球上最丰富的元素之一，但在过量排放的情况下，会对环境产生负面影响。
氮污染是当前环境问题中的一项重要内容，其中氨氮和硝态氮是主要的污染物。
因此，脱氮技术的研究和应用具有重要的环境意义。
本文首先介绍了氮污染的成因和对环境的危害。
随后，重点介绍了脱氮微生物及其在脱氮工艺中的应用，包括硝化微生物和反硝化微生物。
同时，介绍了常用的脱氮工艺，如增氧硝化-硝化工艺、硝化-反硝化工艺等。
最后，对脱氮微生物和脱氮工艺的研究进展进行了总结和展望。
关键词：氮污染，脱氮微生物，硝化微生物，反硝化微生物，脱氮工艺1. 引言氮是构成地球大气和生物体中重要化学元素之一，是构成蛋白质、核酸等生物分子的重要组成部分。
然而，过量的氮排放会引发严重的环境问题，影响空气、水体和土壤质量。
氨氮和硝态氮是氮污染中的两个主要形式，它们在人类活动和自然过程中产生并积累，如农业灌溉、动植物排泄物的分解等。
氮污染不仅直接影响人类健康，还造成水体富营养化、水质恶化、生态系统紊乱等问题。
因此，研究脱氮技术是解决氮污染问题的关键。
2. 脱氮微生物及其应用脱氮微生物是自然界中存在的一类微生物，它们具有氧化氨氮和还原硝态氮的能力，是脱氮工艺中的关键因素。
硝化微生物是一类主要利用氨氧化到亚硝酸盐的微生物，主要分为亚硝化菌和硝化菌。
反硝化微生物是一类具有还原硝酸盐为氮气的能力的微生物。
脱氮微生物通过氨氮的氧化和硝态氮的还原，将有害的氮污染物转化为氮气释放到大气中，从而起到降低氮污染的作用。
脱氮微生物的应用在脱氮工艺中起到至关重要的作用。
常用的脱氮工艺包括增氧硝化-硝化工艺和硝化-反硝化工艺。
增氧硝化-硝化工艺通过在废水处理系统中加入增氧设备，提高废水中硝化微生物的活性，加速硝化作用。
硝化-反硝化工艺利用硝化微生物将废水中的氨氮氧化为硝酸氮，然后利用反硝化微生物将硝酸氮还原为氮气。
3. 脱氮工艺研究进展脱氮工艺是解决氮污染问题的关键。
《SBR工艺生物脱氮及外加碳源效果研究》范文
《SBR工艺生物脱氮及外加碳源效果研究》篇一一、引言随着工业和城市化的快速发展，水体富营养化问题日益严重，其中氮污染成为水环境治理的重要难题。
SBR（Sequencing Batch Reactor，序批式活性污泥法）工艺作为一种高效的污水处理技术，具有操作灵活、适应性强等优点，广泛应用于污水处理领域。
生物脱氮作为SBR工艺的重要环节，其效果直接影响到出水水质。
同时，外加碳源作为一种强化生物脱氮的手段，也被广泛研究。
本文旨在研究SBR工艺生物脱氮及外加碳源的效果，为实际工程应用提供理论依据。
二、SBR工艺生物脱氮原理及研究现状SBR工艺是一种按间歇方式运行的处理工艺，通过周期性改变反应条件，实现污水的高效处理。
生物脱氮是SBR工艺的核心环节，主要通过硝化与反硝化作用实现。
硝化作用由自养型好氧菌完成，将氨氮氧化为硝酸盐；反硝化作用由异养型厌氧菌完成，将硝酸盐还原为氮气。
两者结合，实现生物脱氮的目的。
近年来，SBR工艺生物脱氮的研究主要集中在优化运行参数、提高脱氮效率等方面。
然而，在实际应用中，由于进水氮负荷、水温、pH值等因素的影响，SBR工艺的生物脱氮效果往往难以达到预期。
因此，有必要研究外加碳源对SBR工艺生物脱氮的影响。
三、外加碳源对SBR工艺生物脱氮的影响外加碳源是指向污水处理系统中投加有机碳源，以提高反硝化过程的电子供体浓度，从而促进反硝化速率。
常见的外加碳源包括甲醇、乙酸钠、葡萄糖等。
研究表明，外加碳源可以显著提高SBR工艺的生物脱氮效果。
一方面，外加碳源为异养型厌氧菌提供了充足的电子供体，加速了反硝化速率；另一方面，外加碳源可以改善污泥的活性，提高污泥对氮的去除能力。
此外，外加碳源还可以调节系统的pH值，有利于硝化与反硝化过程的进行。
四、实验方法与结果分析1. 实验方法本实验采用SBR工艺，分别设置外加碳源组（甲醇）和对照组（无外加碳源），在相同条件下运行一定周期。
通过监测进出水的氨氮、硝酸盐氮等指标，分析SBR工艺的生物脱氮效果及外加碳源的影响。
污水生物脱氮除磷工艺的现状与发展
污水生物脱氮除磷工艺的现状与发展污水生物脱氮除磷工艺的现状与发展随着人口的增加和经济的发展，城市污水处理成为一项重要的任务。
污水中的氮和磷是主要污染物之一，它们的过度排放会引起水体富营养化，破坏生态平衡。
为了解决这个问题，科学家们提出了一种被称为“污水生物脱氮除磷工艺”的方法。
污水生物脱氮除磷工艺是利用微生物的代谢活性来实现污水中氮和磷的去除。
这一工艺主要包括两个步骤：脱氮和除磷。
在脱氮过程中，通过控制水体中氧含量和碳氮比，使得一部分氮物质以氨氮的形式被氧化为氮气释放到大气中；在除磷过程中，通过微生物对磷的吸附和沉淀，使得污水中的磷被去除。
当前，污水生物脱氮除磷工艺已经得到广泛应用，并取得了显著的效果。
其中最常用的工艺是BPR工艺（Biological Phosphorus Removal）。
这种工艺中，通过建立好氮磷比例控制系统和合理的生物反应器结构，使得微生物在有氧和无氧的环境中相互转换，从而实现氮和磷的去除。
该工艺具有操作简单、出水质量稳定等优点，已经在很多城市污水处理厂得到应用。
但是，污水生物脱氮除磷工艺还存在一些问题和挑战。
首先，虽然BPR工艺已经得到了大规模应用，但是其操作仍然需要较高的技术要求，需要专业人员进行维护和调节。
其次，BPR工艺只适用于一些中小型城市的污水处理厂，对于大型城市的处理规模仍然不够。
此外，BPR工艺在高温和低温环境下的效果也存在一定差异，需要持续的研究来优化工艺。
针对以上问题和挑战，科学家们正在不断进行研究和探索，为污水生物脱氮除磷工艺的发展提供技术支持。
例如，一些研究人员通过引入新的微生物菌种和添加剂，改进了传统的生物脱氮除磷工艺，提高了去除效率和稳定性。
另外，一些创新型的工艺也被提出，如利用电解气泡浮选技术、生物脱氮除磷和纳米材料协同作用等。
在未来，污水生物脱氮除磷工艺还有很大的发展空间。
一方面，科学家们可以进一步完善和改进现有的工艺，提高其处理能力和适用性。
《2024年污水生物脱氮除磷工艺的现状与发展》范文
《污水生物脱氮除磷工艺的现状与发展》篇一一、引言随着城市化进程的加速和工业化的快速发展，水环境污染问题日益严重，尤其是氮、磷等营养物质的超标排放已成为水体富营养化的主要来源。
污水处理是控制水体污染的重要手段之一，而生物脱氮除磷工艺是当前污水处理中最为重要的技术之一。
本文旨在分析当前污水生物脱氮除磷工艺的现状，并探讨其未来的发展方向。
二、污水生物脱氮除磷工艺的现状1. 传统生物脱氮除磷工艺传统的生物脱氮除磷工艺主要包括活性污泥法、生物膜法等。
这些工艺通过微生物的作用，将污水中的氮、磷等营养物质转化为无害的物质，从而达到净化水质的目的。
然而，这些工艺存在处理效率低、能耗高、污泥产量大等问题，难以满足日益严格的排放标准。
2. 新型生物脱氮除磷工艺随着科技的不断进步，新型的生物脱氮除磷工艺逐渐得到应用。
如A2/O工艺、短程硝化反硝化、厌氧氨氧化等工艺，这些工艺具有处理效率高、能耗低、污泥产量少等优点。
其中，A2/O 工艺是目前应用最广泛的生物脱氮除磷工艺之一，它通过单个反应器实现同时脱氮除磷，具有操作简便、投资成本低等优点。
三、污水生物脱氮除磷工艺的发展方向1. 强化生物脱氮除磷效率为了提高生物脱氮除磷效率，研究人员正在探索各种新型的生物反应器和工艺。
例如，采用高效的微生物固定化技术，提高微生物的活性和稳定性；开发新型的生物催化剂，促进氮、磷等营养物质的转化和去除等。
这些技术将有助于提高生物脱氮除磷的效率，降低处理成本。
2. 资源化利用与节能减排未来的生物脱氮除磷工艺将更加注重资源化利用和节能减排。
通过回收利用处理后的水、污泥等资源，实现废物的减量化、资源化和无害化处理。
同时，通过优化工艺参数、改进设备结构等方式，降低能耗和药耗，实现污水处理过程的绿色化发展。
3. 智能化与自动化控制随着人工智能技术的发展，未来的生物脱氮除磷工艺将更加注重智能化与自动化控制。
通过建立污水处理过程的数学模型，实现工艺参数的自动调控和优化；通过智能监测系统实时监测污水处理过程，及时发现和处理问题；通过大数据分析和云计算技术，实现污水处理过程的远程监控和管理等。
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
《2024年污水生物脱氮除磷工艺的现状与发展》范文
《污水生物脱氮除磷工艺的现状与发展》篇一一、引言随着城市化进程的加速和工业的迅猛发展，大量生活污水和工业废水被排放到水环境中，造成了严重的环境问题。
为了有效减少污水对环境的危害，人们研发了多种污水处理技术。
其中，污水生物脱氮除磷工艺因具有较好的处理效果和较低的运行成本，得到了广泛的应用。
本文将就污水生物脱氮除磷工艺的现状及其发展进行详细探讨。
二、污水生物脱氮除磷工艺的现状1. 工艺概述污水生物脱氮除磷工艺是一种基于微生物作用，利用活性污泥法等生物处理技术，将污水中的氮、磷等营养元素去除的工艺。
该工艺主要利用微生物的代谢作用，将污水中的氮、磷转化为无害物质，从而达到净化水质的目的。
2. 国内外应用现状目前，国内外广泛应用的污水生物脱氮除磷工艺主要包括A/O法、A2/O法、氧化沟法等。
这些工艺在我国污水处理领域得到了广泛应用，特别是在城市污水处理厂和工业废水处理中。
此外，一些新型的生物脱氮除磷技术，如MBR（膜生物反应器）技术、超声波强化生物脱氮除磷技术等也在逐步推广应用。
三、工艺运行机制与原理污水生物脱氮除磷工艺主要依靠活性污泥中的微生物完成。
在反应过程中，微生物通过吸附、吸收、代谢等作用，将污水中的氮、磷等营养元素转化为无害物质。
具体来说，脱氮过程主要通过氨化、硝化和反硝化等步骤实现；除磷过程则主要通过聚磷菌的过量摄磷和释磷实现。
四、工艺发展及挑战1. 技术发展随着科技的不断进步，污水生物脱氮除磷工艺也在不断发展和完善。
新型的生物反应器、高效的微生物菌剂、智能化的控制系统等技术手段的应用，使得污水处理效率得到了显著提高。
同时，一些新型的污水处理理念和技术，如低碳、低能耗、资源化等也得到了广泛关注。
2. 面临的挑战尽管污水生物脱氮除磷工艺取得了显著的成果，但仍面临一些挑战。
如：如何进一步提高处理效率、降低运行成本；如何解决污泥处理与处置问题；如何应对复杂多变的水质等。
此外，一些新兴污染物（如微塑料、新型有机污染物等）也对传统污水处理技术提出了新的挑战。
生物脱氮新技术研究进展
生物脱氮新技术研究进展随着环境保护意识的不断提高，生物脱氮技术作为一种环保节能的新型污水处理技术，越来越受到人们的。
本文将介绍生物脱氮新技术的研究背景和意义、研究进展、优缺点和发展前景，以期为相关领域的研究提供参考。
生物脱氮是指利用微生物或植物等生物手段，通过硝化和反硝化作用将废水中的氨氮和硝酸盐等含氮化合物转化为无害的氮气，从而达到废水治理和资源化的目的。
生物脱氮技术主要包括活性污泥法、生物膜法、反硝化菌法等。
这些技术均利用微生物菌群进行硝化和反硝化作用，将废水中的氨氮转化为氮气。
近年来，随着生物技术的不断发展，生物脱氮新技术也层出不穷。
下面介绍几种生物脱氮新技术的研究进展。
短程硝化反硝化技术是指在同一个反应器内，通过控制反应条件，使硝化作用和反硝化作用相继进行。
该技术可以大幅度减少反应器体积，提高反应效率，同时还可以降低能耗。
研究结果表明，短程硝化反硝化技术对氨氮和总氮的去除率均高于传统的活性污泥法。
厌氧氨氧化技术是指利用厌氧微生物将氨氮和亚硝酸盐转化为氮气的过程。
该技术的反应条件温和，无需曝气供氧，具有较高的氮去除率和能源利用率。
研究结果表明，厌氧氨氧化技术对高浓度氨氮废水的处理效果较好，但在低浓度氨氮废水处理中可能受到抑制。
悬浮生长植物脱氮技术是指利用水生植物如荷花、水葫芦等吸收废水中的氨氮，并通过植物体内的转化作用将其转化为氮气。
该技术具有投资少、操作简单、无需外加能源等优点，在低浓度氨氮废水中具有较好的处理效果。
研究结果表明，悬浮生长植物脱氮技术可以降低废水中的氨氮浓度，同时还可以改善水体生态环境。
生物脱氮新技术在氨氮和总氮的去除率、反应效率、能源利用率等方面均优于传统活性污泥法等生物脱氮技术。
但是，这些新技术尚存在一些缺点，如短程硝化反硝化技术需要控制精确的反应条件，厌氧氨氧化技术对废水的预处理要求较高，悬浮生长植物脱氮技术仅适用于低浓度氨氮废水的处理。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况选择适合的生物脱氮技术。
废水的生物除磷脱氮技术及其在国内外的应用和研究现状
1、对系统环境条件的研究
系统中硝化菌与聚磷菌间的矛盾主要在于泥龄。由于硝化菌世代周期较长，而聚磷菌多 为短世代微生物，在泥龄上存在着矛盾。针对此矛盾，在污水处理工艺的系统设计及运行 中，一般将泥龄控制在较窄的范围内，以兼顾除磷与脱氮的需要。另外为了能够充分发挥 脱氮菌与聚磷菌的各自优势，有的研究者提出了改良的工艺流程以使两种菌的泥龄矛盾得 以解决。近几年有很多研究提出将活性污泥法与生物膜法相结合以缓解这一矛盾，这时系 统中就存在两种菌群：短泥龄悬浮态活性污泥菌群和长泥龄的生物膜上附着的菌群，这样 就很好地解决了硝化菌与聚磷菌间的泥龄矛盾。 由于快速生物降解COD理论的发展，人们逐渐认识到反硝化菌与聚磷菌间的矛盾主 要是由基质竞争引起的，因而现今有很大一部分研究者将工作的重点转移到了对碳源需求 的研究上。
同化作用
1、氨化反应
微生物分解有机化合物产生氨的过程称为氨化反应，很多细菌、真菌和放线菌都能分解 蛋白质及其含氮衍生物，其中氮化微生物的作用下，有机氮化合物可以在好氧或厌氧条件 下分解、转化为氨态氮，以氨基酸为例。加氧脱氨基反应式为： RCHNH2COOH+O2 水解脱氨基反应式： RCOOH+CO2+NH3
4、同化作用
生物处理过程中，污水中的一部分氮（氨氮或有机氮）被同化成微生物细胞的组分成分， 并以剩余活性污泥的形式得以从污水中去除的过程，称为同化作用。当进水氨氮浓度较低 时，同化作用可能成为脱氮的组要途径。
二、生物除磷
生物除磷最基本的原理是在厌氧-好氧或厌氧-缺氧交替运行的系统中，利用聚磷微生物具 有厌氧释磷及好氧（或缺氧）超量吸磷低，最终通过排放含有大量富磷污泥而达到从污水中除磷的目的。
2、解决碳源需求的研究
脱氮和除磷过程中的反硝化菌和聚磷菌间的矛盾主要是由基质竞争引起的。传统生物除 磷机理认为：在厌氧环境下，聚磷菌只能利用污水中的易生物降解物质，其他都要经水解/ 发酵后转化为乙酸等VFA后才能被聚磷菌利用。而在缺氧环境下，反硝化菌先于聚磷菌利 用这类有机物进行脱氮，导致PAO释磷程度降低，细胞内PHB“库存量”减少。同时厌氧 条件下磷释放的充分程度和合成的PHB量是随后好氧条件下过量摄磷的充分条件和决定性 因素。因此系统的除磷效率取决于污水中易生物降解的溶解性有机物(RBCOD)的多少，一 般进水溶解性BOD/TP≥15时才能保证出水磷含量＜1mg/L，而实际上污水中这类有机物有 限，这部分碳源相对不足导致整个系统脱氮除磷效率不佳。为此，国外自20世纪80年代以 来进行了大量的研究，提出了向污水中投加甲醇(称外加有机碳源)，并应用于工程实践。 然而，虽然外加有机碳源使反硝化速率加快，脱氮效率提高，但运行成本也相应大幅度增 加，因而这种方法很少采用。基于以上原因，研究者们进行了大量的工艺改进。
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三、结论
传统生物脱氮工艺主要由好氧自养型硝化菌和厌氧异养型反硝化菌实现。 然 而人们陆续发现了异养型硝化菌、好氧缺氧型反硝化菌、厌氧氨氧化菌，促使了 短程硝化反硝化、 同步硝化反硝化和厌氧氨氧化工艺的产生， 为今后污水处理降 低成本、简化脱氮过程提供了可能，具有很好的发展空间。但是，由于实际运行 条件的限制， 以及相应细菌生存条件比较苛刻，在实际应用中还存在一定的局限 性。可以将以上工艺与微生物燃料电池、微生物电解池、微生物电极反应器相耦 合。 微生物电解池与同步硝化反硝化耦合，电解水时，阳极产生氧气作为硝化反 应电子受体， 阴极产生氢气作为反硝化反应的电子受体；调整外部电压达到较低 电压，没有电解水时，阳极微生物分解有机物和氨氮，产生电子和质子，电子通 过外电路到达阴极， 作为阴极反硝化反应电子供体。微生物燃料电池与同步硝化
3、厌氧氨氧化 厌氧氨氧化[8]是在厌氧条件下微生物直接以 NH4+为电子供体，NO2-为电子受 体的氧化还原反应，产物为 N2。与传统硝化反硝化工艺相比，它具有很大的优越 性: 不再需要外加有机物作为电子供体; 氧得到有效利用， 供氧能耗下降; 产碱 量为零，减少中和所需的化学试剂，降低运行费用，同时还能减轻二次污染; 污 泥量低。厌氧氨氧化过程中 N 的变化过程为: NH4++NO2－→N2 厌氧氨氧化菌为自养型微生物，生长速率缓慢，副产物亚硝酸盐会累积，氮 去除率会降低。 因此人们致力于研究更高效的反应器， 例如膨胀颗粒污泥床[9]， 升流式厌氧污泥反应器[10]， 序批式活性污泥[11]，这些都可以在一定程度上弥 补厌氧氨氧化菌生长速度慢的缺点。反硝化细菌能抑制厌氧氨氧化细菌的生长， COD 浓度偏高也会抑制厌氧氨氧化细菌的生长。生物阴极反硝化 MFC 能利用生物 阴极电子做电子供体， 实现了自养反硝化[12]。 并且 MFC 生物电化学反硝化过程 也受有机添加物的限制。 因此将 MFC 反硝化过程同厌氧氨氧化耦合，可以排出有 机物的不良影响，提高氨氮的去除率。Chao Li[13]等人将 MFC 同厌氧氨氧化过 程耦合，研究了脱氮过程中稳态下氨态氮：亚硝态氮：硝态氮比例为 1：1.37： 0.03，通过微生物群落分析，CandidatusBrocadiasinica 是主要的厌氧氨氧化 细菌， Rhodopseudomonaspalustris 主要富集在生物膜上，并能够进行电化学反 硝化过程。nirK 和 amx 基因是微生物脱氮效果良好的主要原因。
2016
年春季学期研究生课程考核
（读书报告、研究报告）
考
核
科
目: 专 业 新 技 术
学生所在院（系） :市 政 环 境 工 程 学 院 学 生 所 在 学 科: 学 学 学 考 生 核 类 结 生 姓 名: 左 左 号: 别: 工 学 硕 士 果 一、前沿
氮是造成水体富营养化的一种主要污染物质， 尤其是当水体有机性污染物降 低到一定标准之后。为了维护生态环境，保障人体健康，国家的污水排放标准逐 步严格，对氮的去除也有了更高的要求。因此，研究具有高效脱氮功能的工艺越 来越重要。 传统的生物脱氮理论[1]包括硝化和反硝化两个过程，分别由自养型硝化菌 和异氧型反硝化菌完成。其生物脱氮原理为: 氨化反应是在氨化菌作用下，有机氮被分解转化为氨态氮，这一过程称为氨 化过程，氨化过程很容易进行;硝化反应由好氧自养型微生物完成，在有氧状态 下，亚硝化菌利用无机碳为碳源将 NH4+氧化成 NO2-，然后硝化菌再将 NO2-氧化成 NO3-的过程。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。 具体流程图如下：
二、研究现状
1、短程硝化反硝化 短程硝化反硝化[3]是将氨氮氧化控制在亚硝化阶段，然后进行反硝化，省 去了传统生物脱氮中将亚硝酸盐氧化成硝酸盐，再还原成亚硝酸盐两个环节。因 此，该技术具有很多优点: 可节省约 25%氧供应量，降低能耗; 可节省反硝化所 需的碳源，在 C/N 一定的情况下，提高 TN 的去除率; 缩短反应历程，并使相应 反应器的容积减小; 可使污泥生成量减少 50%左右。尤其适合处理碳氮比低的高 氨氮废水。短程硝化反硝化过程中 N 的变化过程为:
NH4 →NO2 →N2 在短程硝化反硝化途径中，关键是如何将氨氧化反应控制在亚硝态氮阶段， 使其不再进一步氧化成硝态氮。一方面，可筛选培养出高效亚硝化菌和硝化菌， 研究其特性并用来去除氨氮; 另一方面，通过对运行参数的控制来实现。短程硝 化反硝化的影响因素主要有 pH 值、游离氨、泥龄、DO、温度和有毒物质。 周戈等[4]采用 SBBR 在溶解氧 1.0 mg /L 条件下考察了不同温度对实际炼 油催化剂废水脱氮系统效能的影响。33、30 及 28℃条件下，反应器亚硝积累率 均可稳定保持在 90% 以上。不同温度下短程硝化反硝化 pH 值及 ORP 变化趋势 基本一致， 结合在线监控 pH 值及 ORP 变化规律调控反应时间，最大限度保证短 程硝化的稳定性。 2、同步硝化反硝化 一些研究人员发现在氧气存在的条件下发生了反硝化现象， 即存在有氧情况 下的反硝化反应、低氧情况下的硝化反应。在这些处理系统中，硝化和反硝化往 往发生在相同的条件下或同一处理空间内， 这种现象被称作同步硝化反硝化[2]。 同步硝化反硝化过程中 N 的变化过程为: NH4+→NO2－→NO3-NO3--→NO2－→N2 综合近年来相关的研究成果， 同步硝化反硝化的反应机理有两种解释: 微环 境理论解释和生物学解释。 ( 1) 微环境理论解释 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。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) 生物学解释 20 世纪 80 年代以来，生物科学家研究发现微生物如荧光假单胞菌、粪产 碱菌、 铜绿假单胞菌、致金色假单胞菌等都可以对有机物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度快、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。Robertson 在反硝化和除硫系统
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亚硝化
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硝化
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反硝化
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反硝化
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传统生物脱氮途径 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硝化，厌氧氨氧化和同步硝化反硝化等， 以及它们的组合工艺[2]。这些新的理论研究表明: ①硝化反应不仅由自养菌完 成， 某些异养菌也可以进行硝化作用; ②反硝化不只在厌氧条件下进行，某些细 菌可在好氧或缺氧条件下完成反硝化; ③许多好氧反硝化菌同时也是异养硝化 菌，并能把 NH4 +氧化成 NO2-后，直接进行反硝化反应。
反硝化耦合时，通过阴极室中氧气得电子获得高 pH，可以强化同步短程硝化反 硝化工艺。 微生物燃料电池反硝化过程与厌氧氨氧化相耦合时，阴极反硝化细菌 能利用生物阴极电子做电子供体，实现了自养反硝化，阳极微生物降解水中有机 物，可以减少有机物对厌氧氨氧化细菌的抑制影响，提高氨氮的去除率。同时， 调整反应过程中的温度、电压、pH、游离氨、污泥龄、底物以及底物浓度、溶解 氧、菌种等参数，以达到最大的氨氮去除效果。
四、参考文献
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