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。

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。

生物脱氮技术生物脱氮技术是一种有效的方法，用于处理含有高浓度氮污染物的废水和污水。

它通过利用微生物的生物活性，将废水中的氮污染物转化为氮气，从而实现脱氮的目的。

这种技术在环保领域中得到了广泛应用。

本文将详细介绍生物脱氮技术的原理、应用和优势。

一、原理生物脱氮技术基于微生物的代谢活动，通过一系列微生物反应将废水中的氮污染物转化为氮气。

具体来说，生物脱氮技术主要包括硝化和反硝化两个过程。

硝化是指将废水中的氨氮转化为硝态氮的过程。

在硝化过程中，氨氮首先被氧化成亚硝酸盐，然后再被氧化成硝酸盐。

这一过程主要由硝化细菌完成。

硝化细菌通过吸收废水中的氨氮，并在氧气的存在下将其转化为硝酸盐。

反硝化是指将废水中的硝态氮还原为氮气的过程。

在反硝化过程中，硝酸盐首先被还原成亚硝酸盐，然后再被还原成氮气。

这一过程主要由反硝化细菌完成。

反硝化细菌通过吸收废水中的硝酸盐，并在缺氧的环境下将其还原为氮气。

通过硝化和反硝化两个过程，生物脱氮技术可以将废水中的氮污染物转化为氮气，从而实现脱氮的效果。

二、应用生物脱氮技术广泛应用于各种含有高浓度氮污染物的废水和污水处理系统中。

例如，生物脱氮技术可以应用于城市生活污水处理厂和工业废水处理厂。

此外，生物脱氮技术还可以应用于农业废水处理和农田灌溉水质的改善。

在城市生活污水处理厂中，生物脱氮技术可以有效地处理含有高浓度氮污染物的污水。

通过生物脱氮技术，污水中的氮污染物可以被转化为氮气，从而减少了对环境的污染。

此外，生物脱氮技术还可以提高污水处理的效率和降低运营成本。

在工业废水处理厂中，生物脱氮技术可以处理各种含有高浓度氮污染物的废水。

通过生物脱氮技术，废水中的氮污染物可以被转化为氮气，从而降低了对环境的影响。

此外，生物脱氮技术还可以减少废水处理过程中的化学药剂使用量，降低了处理成本。

在农业废水处理和农田灌溉水质改善方面，生物脱氮技术也发挥了重要作用。

通过生物脱氮技术，农业废水中的氮污染物可以被转化为氮气，从而减少了对农田的污染。

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。

生物脱氮和生物除磷是水环境治理中常见的技术手段，其基本原理和过程对于水质净化具有重要意义。

下文将分别对生物脱氮和生物除磷的基本原理和过程进行简要阐述，以便更好地理解和应用这两种技术手段。

一、生物脱氮的基本原理和过程1. 基本原理：生物脱氮是指利用生物的作用将水体中的氮气态化合物转化为氮气排放出去的过程。

其主要包括硝化和反硝化两个过程。

2. 过程：1）硝化作用：首先是硝化细菌将水体中的氨氮转化为亚硝酸盐，然后再将亚硝酸盐转化为硝酸盐的过程。

这一过程主要发生在水中砷、锰等微生物和有机物贪婪性好氧微生物的作用下。

2）反硝化作用：反硝化细菌将水中的硝酸盐还原成氮气气体，从而实现氮的脱除。

这一过程主要发生在水中缺氧或厌氧条件下，反硝化细菌在有机物的作用下进行。

二、生物除磷的基本原理和过程1. 基本原理：生物除磷是指利用生物的作用将水体中的磷物质转化为无机磷沉积或有机磷的过程。

其主要包括磷的吸附和磷的沉淀两个过程。

2. 过程：1）磷的吸附：指微生物在生长过程中，通过细胞活性或胞外聚合物等结合机制，将水体中的磷物质吸附到微生物体表面或细胞内，从而减少水体中的磷含量。

这一过程主要发生在水中的底泥、生物膜等介质上。

2）磷的沉淀：指在适当的环境条件下，微生物可以促进水中磷物质的沉淀作用，将磷固定到底泥中，从而减少水体中的可溶性磷含量。

这一过程主要发生在水中的缺氧或厌氧条件下。

生物脱氮和生物除磷是通过利用微生物的作用，将水体中的氮和磷物质转化为氮气或无机磷沉积的技术手段。

其基本原理和过程涉及硝化、反硝化、微生物吸附和微生物沉淀等生物学过程，在水环境治理中具有重要的应用价值。

希望通过本文的介绍，读者对生物脱氮和生物除磷技术有更深入的了解，并能更好地应用于实际的水质净化工作中。

生物脱氮和生物除磷作为水环境治理的重要手段，对于改善水体质量、保护生态环境具有重要意义。

在实际应用中，为了更好地发挥生物脱氮和生物除磷技术的效果，需要结合具体的水体特点和环境条件，采取相应的措施和管理方式，以确保技术的有效运行和水体的稳定净化。

常见脱氮工艺优缺点对比表1、常用脱氮工艺简介1、传统生物脱氮传统的生物脱氮技术始于上世纪30年代，真正应用于20世纪70年代。

自Barth三段生物脱氮工艺的开创，A/0工艺、序批式工艺等脱氮工艺相继被提出并应用于工程实际。

三段生物脱氮工艺三段生物脱氮工艺流程如图所示，该工艺是将有机物降解、硝化作用以及反硝化作用三个阶段独立开来，每一阶段后面都有各自独立的沉淀池和污泥回流系统。

第一段曝气池的主要作用是代谢分解有机物，并使有机氮氨化。

第二段硝化池主要进行硝化反应，将氨氮氧化，同时需投加碱度以维持一定的PH值。

第三段是反硝化反应器，硝态氮在缺氧条件下被还原为N2,安装搅拌装置使污泥混合液呈悬碳源以满足悬浮状态，并外加反硝化反应所需的碳源。

A/O生物脱氮工艺A/O生物脱氮工艺如图所示，该工艺将缺氧段置于系统前端，其发生反硝化反应产生的碱度能够少量补充硝化反应之需。

另外，缺氧池中反硝化反应利用原废水中的有机物为碳源可以减少补充碳源的投加甚至不加。

通过内循环将硝化反应产生的硝态氮转移到缺氧池进行反硝化反应，硝态氮中氧作为电子受体，供给反硝化菌的呼吸作用和生命活动，并完成脱氮工序。

在A/0生物脱氮工艺中，硝化液回流比对系统的脱氮效果影响很大。

若回流比控制过低，则无法提供充足的硝态氮进行反应，使硝化作用不完全，进而影响脱氮效果；若控制过高，则导致硝化液与反硝化菌接触时间减短，从而降低脱氮效率。

因此，在实际的运行过程中需要控制适当的硝化液回流比，使系统脱氮效果达到最佳水平。

序批式脱氮工艺（例如CASS）序批式脱氮工艺与A/0工艺相比，其运行方式有所不同，但在脱氮反应机理上基本与A/0生物脱氮工艺一致。

序批式工艺为间歇的运行方式，采用一个独立的反应池替代了传统的由多个具有不同功能的反应区组合而成的A/0生物脱氮反应器。

序批式脱氮工艺以时间的交替方式实现了缺氧/好氧环境，取代了传统空间上的缺氧/好氧，因其具有简单的结构和灵活的操作方式而倍受研究者的关注和研究。

自养反硝化工艺
自养反硝化工艺是一种生物脱氮技术，其特点在于利用无机碳（如CO32-、HCO3-）作为碳源，以无机物（如S2-、S2O32-、Fe、Fe2+、H2以及NH4+）作为电子供体，将硝酸盐还原为氮气。

整个过程中无需添加有机碳源，从而避免了有机碳源投加过量导致的穿透现象和水COD升高问题。

自养反硝化工艺的核心在于自主研发的耦合生物电子载体、功能菌剂和非碳源依赖型深度脱氮工艺系统。

耦合生物电子载体中，碱度供体均匀分布可以有效平衡脱氮过程的酸碱度，实现生物活性的自维持；多元电子供体的引入，可以有效促进微生物的代谢偶联作用，实现脱氮反应过程的自激活。

此外，自养反硝化技术还包括硫自养反硝化工艺，该工艺利用硫细菌在缺氧或厌氧条件下以无机碳为生长碳源，以单质硫、硫化物、亚硫酸盐、四硫磺酸盐或硫代硫酸盐等作为电子供体将硝酸盐还原为氮气。

该技术能用于市政污水深度脱氮，受污染地表水环境深度净化及硝酸盐污染地下水修复领域。

自养反硝化工艺具有无需曝气、节省占地面积、节约成本、污泥产生率低、滤料费用小、滤池日处理量不发生变化、见效快、可序批式实现无缝衔接等优势。

同时，该工艺还具备一定的同步脱氮除磷能力，适用于各种场景下的污水处理。

因此，自养反硝化工艺是一种具有广阔应用前景的生物脱氮技术。