短程硝化反硝化

短程硝化反硝化技术研究进展短程硝化反硝化技术是一种能够高效去除废水中氨氮的技术，近年来在废水处理领域受到了广泛关注。

本文将对短程硝化反硝化技术的定义、原理、应用以及研究进展进行综述，并分析其存在的问题和未来发展方向。

一、短程硝化反硝化技术的定义与原理短程硝化反硝化技术是一种利用微生物将废水中的氨氮转化为硝酸盐，然后经过反硝化作用将硝酸盐还原为氮气的过程。

这一过程通常发生在同一容器或同一系统中，通过提高氨氮转化效率和减少氮素排放量来实现废水的高效处理。

短程硝化反硝化技术的原理主要基于厌氧颗粒污泥技术。

在一个薄膜生物反应器中，通过在厌氧区内添加适量的反硝化菌，并在硝化区内供氧，实现了氨氮的转化和去除。

在硝化区，氨氮被氧化为亚硝酸盐，然后通过膜壁进入反硝化区进行反硝化过程。

通过这种方式，可以在相对较短的距离内完成硝化和反硝化过程，提高氨氮的去除效率。

二、短程硝化反硝化技术的应用1. 市政废水处理：短程硝化反硝化技术可用于大型污水处理厂的废水处理过程中。

通过优化系统操作条件和生物反应器设计，可以高效去除废水中的氨氮，并减少对环境的负面影响。

2. 工业废水处理：短程硝化反硝化技术也可以应用于工业废水处理。

例如，在农业养殖行业中，废水中的氨氮是一种主要的污染物，使用短程硝化反硝化技术可以有效降低氨氮排放量，减少水体的污染。

三、短程硝化反硝化技术研究进展1. 进一步提高氨氮去除率：目前，研究人员正致力于优化短程硝化反硝化技术，进一步提高氨氮去除率。

一种方法是改进厌氧区内菌群的结构和功能，提高其对氨氮的吸附和转化能力。

另一种方法是优化氧化区内的条件，提高硝化菌对氨氮的氧化效率。

2. 深入研究硝化反硝化菌的特性：硝化反硝化菌是短程硝化反硝化技术中的关键微生物。

深入研究这些菌的特性和代谢途径，对于提高技术的应用效果和改进反应器性能具有重要意义。

一些研究表明，通过工程菌群，可提高菌群的氨氮转化效率。

3. 探索新型反应器设计和操作策略：新型反应器设计和操作策略是进一步发展短程硝化反硝化技术的关键。

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。

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。

一文概括！短程硝化反硝化与同步硝化反硝化的区别及影响因素！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Voets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。

如下图所示。

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：1、可节约供氧量25%。

节省了NO2-氧化为NO3-的好氧量。

2、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。

3、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%。

4、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。

短程硝化反硝化
1、定义介绍：
短程硝化反硝化是利用硝酸菌和亚硝酸菌在动力学特性上存在的固有差异，控制硝化反应只进行到NO2--N阶段，造成大量的NO2--N累积，然后就进行反硝化反应。

2、工艺流程介绍：
正常硝化是NH3生成亚硝酸根NO2-，进而生成硝酸根NO3-。

硝酸根在缺氧条件下，生产亚硝酸根，再进一步生产N2，称为反硝化。

短程硝化是指NH3生成亚硝酸根，不再生产硝酸根；而由亚硝酸根直接生成N2，称为短程反硝化。

短程硝化反硝化是指NH3---NO2----N2，即可以从水中氨氮去除的一种工艺。

SMSBR处理焦化废水中的短程硝化反硝化短程硝化—反硝化(Shortcut nitrification and denitrification)是指将硝化控制在形成亚硝酸盐阶段，然后进行亚硝酸盐的反硝化。

该脱氮工艺可节省供氧量约25%；可节省反硝化所需碳源的40%，在C/N值一定的情况下可提高TN的去除率；可减少50%的污泥生成量，也减少了投碱量；缩短了反应时间，相应地减少了反应器容积。

短程硝化的标志是获得稳定高效的HNO2的积累，即亚硝酸化率(NO2-N/NOX-N)＞50%。

荷兰Delft技术大学开发的SHARON工艺，利用在较高温度(30～35 ℃)下硝酸盐细菌的生长速率明显低于亚硝酸盐细菌的特点，在完全混合反应器中通过控制温度和停留时间，将硝化菌从反应器中洗脱，使反应器中亚硝化细菌占绝对优势，从而使氨氧化控制在亚硝酸盐阶段［1］。

目前膜生物反应器(MBR)脱氮工艺形式多是建立在传统硝化—反硝化机理之上的两级或单级脱氮工艺，短程硝化反硝化现象在MBR工艺中体现得较少，Wouter Ghyoot［2］和W.J.Ng［3］在各自的MBR研究中都发现有一定程度的NO2-N积累(出水NO2-N/NOX-N＞50%)的现象，并对此进行了解释，但不够理想。

笔者在采用SMSBR处理焦化废水的研究中获得了高效稳定的短程硝化作用［4］，现对其作用过程及形成原因作一探讨。

1 试验内容和方法试验装置和试验设计详见参考文献［4］，试验过程中硝化效果受温度的影响很大，如表1所示。

由表1可见，硝化效果只在试验运行之初和温度再次回升后的两个阶段不受温度变化的影响。

试验发现，这两个阶段的硝化过程截然不同。

2 运行初期NH3-N的转化图1为运行初期进、出水NH3-N浓度的变化。

图2为温度变化对出水NO3-N和NO2-N的影响。

由图1可见，在9月27日—10月17日的前20 d里，硝化过程未受温度的影响，其去除效果仅与投加的碱量有关(图中出水NH3-N高于进水NH3-N的点是由于碱度过高抑制了硝化，而进水中含有机氮所致)。

短程硝化反硝化：控制氨氧化停留在亚硝化反应阶段,不经过硝化阶段,再直接进行反硝化的过程。

所以短程硝化反硝化缩短了反应时间,提高了效率,优点明显。

影响因素—1、溶解氧*低DO 浓度下的亚硝酸菌大量积累。

*亚硝酸菌对DO 的亲和力较硝酸菌强。

亚硝酸菌氧饱和常数一般为0.2 ～0.4 mg/L, 硝酸菌的为1.2 ～1.5 mg/L。

*低DO 浓度下, 亚硝酸菌和硝酸菌增值速率均有不同程度的下降, 当DO 的质量浓度为0.5 mg/L时, 亚硝酸菌增值速率为正常的60%, 而硝酸菌不超过正常的30%。

*DO 与亚硝态氮生成率之间的关系（—MBR 中影响短程硝化反硝化的生态因子）影响因素2.有机物有机物对短程硝化的影响主要表现在异养菌与硝化菌对DO 的争夺。

当温度和pH 值适合, DO和氨供给充足, 有机物浓度对硝化作用不造成影响。

但当DO 不足, 有机物浓度高时, 由于好氧异养微生物的比增殖速率(30 ℃时为0.3 ～0.5 h-1) 远大于自养硝化微生物的比增殖速率(30 ℃时为0.085 h-1), 因而异养菌对水中DO 的争夺强于硝化菌, 故在DO 不足时硝化菌的生长繁殖会受到抑制。

有试验表明: 有机负荷为0.25 kg[COD] /(kg[MLSS]·d)时, 可以实现较高的亚硝酸盐积累。

影响因素3.游离氨游离氨对硝酸菌和亚硝酸菌的抑制质量浓度分别为0.1 ～1.0 mg/L 和10 ～150 mg/L。

当游离氨的质量浓度介于两者之间时, 亚硝酸菌能够正常增值和氧化, 硝酸菌被抑制, 就会产生亚硝酸盐积累。

当pH 值高于8.0 时, FA 占总氨氮浓度的比例迅速增大, 如果环境中总氨氮浓度不高, 可通过增大pH 值来提高基质的有效性, 但如果总氨氮浓度较高, 则升高pH 值极易诱发氨毒。

在生物硝化反应器的操作中, 对此应予以高度重视。

一期：工程主要设计参数如下:¹设计停留时间17.82 h;MLSS 3.5 g/L;泥龄13.1 d;回流污泥含水率99.2%;½污泥回流比100%;¾潜水搅拌器配置为缺氧池4台,厌氧池4台,氧化沟12台。

短程硝化反硝化工艺的运行条件李星星一、短程硝化反硝化的脱氮机理及优势短程硝化反硝化生物脱氮工艺( Short Cut Nitrificat ion and Denitrification--SCND) 可称为亚硝酸型生物脱氮，它是通过控制特殊的环境条件抑制硝酸菌的生长，使系统中的亚硝酸菌成为优势菌种，从而将废水中NH4+-N的氧化控制在NO2－阶段，形成NO2－的积累，然后反硝化菌直接以NO2－-N为最终氢受体进行反硝化脱氮，及经过NH4＋→NO2－→N2的途径完成。

短程硝化反硝化由于节省了氧化NO2－-N 为NO3－-N的步骤，所以提高了硝化反应速率，缩短硝化反应时间，减小反应池容积，节省基建投资。

可以节省25%的供氧量，40%左右的有机碳源，并且在硝化过程减少产泥24%～33%，反硝化过程中减少产泥50%。

二、短程硝化反硝化运行参数研究1、温度；生物硝化反应在4℃~45℃内均可进行，适宜温度为20℃~35℃，一般低于15℃硝化菌受到严重抑制，速率降低。

15℃~ 25℃下活性污泥中亚硝酸菌活性较硝酸菌差，不会发生亚硝酸盐的积累。

温度超过25℃时会发生亚硝酸盐的积累，且当温度超过30℃后可获得更高的亚硝酸盐积累。

升高温度不仅能加快亚硝酸菌的生长速率，还能扩大亚硝酸菌和硝酸菌在生长速率上的距离。

高温条件下，硝化菌的生长速度明显低于亚硝化菌，有利于实现短程硝化；但是大多数城市污水都属于低温低氨水，如果将大量的水升温、保温在30～35℃会增加污水处理成本。

故短程硝化反硝化主要用来处理城市污水二级处理系统中污泥消化上清液和垃圾渗滤液等高温高氨废水，利用高温（30℃～35℃）下亚硝化菌的增殖速率高于硝酸菌的生理特征，通过控制HRT大于亚硝酸细菌的世代时间并且小于硝酸菌的世代时间，淘汰硝酸菌，富集亚硝酸菌，从而稳定地实现短程硝化反硝化生物脱氮。

2、PH值；当pH 值较低时，水中较多的是氨离子和亚硝酸，有利于硝化过程，因此无亚硝酸盐的积累。

短程硝化反硝化工艺的运行条件李星星一、短程硝化反硝化的脱氮机理及优势短程硝化反硝化生物脱氮工艺( Short Cut Nitrificat ion and Denitrification--SCND) 可称为亚硝酸型生物脱氮，它是通过控制特殊的环境条件抑制硝酸菌的生长，使系统中的亚硝酸菌成为优势菌种，从而将废水中NH4+-N的氧化控制在NO2－阶段，形成NO2－的积累，然后反硝化菌直接以NO2－-N为最终氢受体进行反硝化脱氮，及经过NH4＋→NO2－→N2的途径完成。

短程硝化反硝化由于节省了氧化NO2－-N 为NO3－-N的步骤，所以提高了硝化反应速率，缩短硝化反应时间，减小反应池容积，节省基建投资。

可以节省25%的供氧量，40%左右的有机碳源，并且在硝化过程减少产泥24%～33%，反硝化过程中减少产泥50%。

二、短程硝化反硝化运行参数研究1、温度；生物硝化反应在4℃~45℃内均可进行，适宜温度为20℃~35℃，一般低于15℃硝化菌受到严重抑制，速率降低。

15℃~ 25℃下活性污泥中亚硝酸菌活性较硝酸菌差，不会发生亚硝酸盐的积累。

温度超过25℃时会发生亚硝酸盐的积累，且当温度超过30℃后可获得更高的亚硝酸盐积累。

升高温度不仅能加快亚硝酸菌的生长速率，还能扩大亚硝酸菌和硝酸菌在生长速率上的距离。

高温条件下，硝化菌的生长速度明显低于亚硝化菌，有利于实现短程硝化；但是大多数城市污水都属于低温低氨水，如果将大量的水升温、保温在30～35℃会增加污水处理成本。

故短程硝化反硝化主要用来处理城市污水二级处理系统中污泥消化上清液和垃圾渗滤液等高温高氨废水，利用高温（30℃～35℃）下亚硝化菌的增殖速率高于硝酸菌的生理特征，通过控制HRT大于亚硝酸细菌的世代时间并且小于硝酸菌的世代时间，淘汰硝酸菌，富集亚硝酸菌，从而稳定地实现短程硝化反硝化生物脱氮。

2、PH值；当pH 值较低时，水中较多的是氨离子和亚硝酸，有利于硝化过程，因此无亚硝酸盐的积累。

短程硝化反硝化速率【短程硝化反硝化速率】——揭开土壤中氮循环奥秘导读：短程硝化反硝化速率是土壤中氮循环的重要过程，对于维持土壤氮素平衡具有极其重要的意义。

本文将重点深入解析短程硝化反硝化速率，从分子水平到生态系统层面，阐述其机制、影响因素以及其在农业生产和生态环境中的意义。

通过这篇文章的阅读，相信您将更好地理解土壤中的氮循环，并为未来科研和农业生产提供有益的参考。

一、短程硝化反硝化速率的定义短程硝化反硝化速率是指土壤中硝态氮（NO3-）的生成和消耗速度。

硝化反应是将氨态氮（NH4+）通过硝化细菌氧化为硝态氮的过程；反硝化是指硝态氮通过反硝化细菌还原为气体态氮的过程。

短程硝化反硝化速率的平衡与土壤中氮元素的积累和损失息息相关，对于土壤氮素循环和植物的养分利用具有关键作用。

二、短程硝化反硝化速率的机制1. 硝化机制：短程硝化反应主要由硝化细菌驱动。

硝化细菌包括氨氧化细菌（AOB）和亚氨氧化细菌（NOB）。

AOB将氨氧化为亚硝酸，而NOB将亚硝酸进一步氧化为硝酸。

这一过程需求充足的氧气和合适的pH值。

2. 反硝化机制：反硝化作用主要由反硝化细菌完成。

反硝化细菌利用硝酸作为电子受体并还原为气体态氮（N2），释放到大气中。

这一过程一般在缺氧状态下发生，土壤中含有足够的有机物供反硝化细菌进行代谢。

三、短程硝化反硝化速率的影响因素1. 温度：温度是影响硝化反硝化速率的重要因素。

温度升高有助于提高反应速率，但过高的温度会抑制硝化细菌的活性。

2. 水分：水分对硝化反硝化速率影响显著。

过干或过湿均会抑制细菌的活性，影响反应速率。

3. pH值：适宜的pH值能促进硝化反硝化速率的进行，硝化细菌一般在pH 6.0-8.5之间活跃，反硝化细菌则在pH 5.0-7.5之间活跃。

4. 氮肥施用：氮肥的施用水平直接影响土壤中氮的供应和消耗速率。

过量的氮肥施用可能导致硝化速率过快，增加土壤中硝态氮含量，提高氮肥损失风险。

四、短程硝化反硝化速率的意义1. 农业生产意义：了解短程硝化反硝化速率，可为合理调控氮肥施用提供依据，降低氮素流失，提高氮肥利用率。