短程硝化反硝化原理

短程硝化反硝化生物脱氮技术短程硝化反硝化生物脱氮技术引言近年来，随着城市化进程的加快和人口的迅速增长，污水处理厂在城市环境中扮演着至关重要的角色。

污水中氮的浓度过高，容易造成水体富营养化，影响水质，对水生生物和人类健康产生不利影响。

因此，对污水中氮的有效去除成为了污水处理工艺的重要研究方向。

背景氮是一种不可替代的生物元素，对生物体的生长和发育具有重要影响。

然而，过高浓度的氮对水体环境产生负面影响。

目前，世界上使用最广泛的氮去除方法是硝化和反硝化。

传统的污水处理工艺采用全程硝化反硝化技术，即将氨氮通过好氧硝化作用转化为亚硝酸盐，再通过厌氧反硝化作用转化为氮气，从而实现氮的去除。

然而，全程硝化反硝化技术存在几个问题：首先，硝化和反硝化两个过程分开进行，需要两个不同的环境条件，增加了处理工艺的复杂性；其次，亚硝酸盐容易被氧化为硝酸盐，导致氮的去除效率下降；最后，传统工艺通常需要较长的停留时间和大量的废液处理。

短程硝化反硝化生物脱氮技术的原理短程硝化反硝化技术克服了传统全程硝化反硝化的一些不足，在氮的去除效率和处理效果上具有一定的优势。

短程硝化反硝化生物脱氮技术是同时进行硝化和反硝化过程的一种处理方法。

通过合理调节反应器的操作条件和控制意图，可以实现在同一反应器中达到硝化和反硝化的目的。

短程反应器通常使用拟氧条件，提供带氧和无氧环境，从而满足硝化和反硝化反应的需求。

短程硝化反硝化生物脱氮技术的核心是合理控制和利用硝化反硝化菌的转化能力。

传统的全程硝化反硝化中硝化菌主要通过氨氧化过程将氨氮转化为亚硝酸盐，然后反硝化菌将亚硝酸盐通过反硝化过程转化为氮气。

而短程硝化反硝化则是通过单一菌株或混合菌株的双重能力实现硝化和反硝化，从而达到了节约空间和提高氮去除效率的目的。

应用案例短程硝化反硝化生物脱氮技术已经在一些污水处理厂得到了应用，并取得了良好的效果。

以某污水处理厂为例，该处理厂采用了短程硝化反硝化生物脱氮技术，取得了显著的效果。

短程硝化反硝化生物脱氮原理所谓短程硝化反硝化就是将硝化过程控制在NO2-阶段，阻止NO2-进一步氧化为NO3-，直接以NO2-作为电子最终受体进行反硝化。

硝化过程即是将废水中的氨氮转化为硝酸盐的过程，此过程需在好氧条件下进行，并以氧作为电子受体。

它包括两个基本的反应步骤：第一，由亚硝酸细菌即氨氮氧化细菌将氨氮转化为亚硝酸盐（NO2-）的反应。

第二，由硝化细菌即亚硝酸盐氧化细菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐（NO3-）的反应。

反应方程式如下：（1）亚硝化反应亚硝酸细菌NH4++1.5O2-------------->NO2-+H2O（2）硝化反应硝酸细菌NO2-+1.5O2----------> NO3-反硝化过程是将硝酸盐或亚硝酸盐转化为N2的过程，细菌反硝化包括4个还原步骤，分别由硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、一氧化碳还原酶和一氧化二氮还原酶催化完成。

反硝化细菌利用各种有机基质作为电子供体,以硝酸盐作为电子受体，进行缺氧呼吸。

因为反硝化细菌是一类化能异养兼性缺氧型微生物，反应过程用下式表示(以甲醇为有机碳源)：（1）以硝酸盐为电子受体时反硝化菌3NO3-+1.5O2-----------à NO2-+H2O+2H+（2）以亚硝酸盐为电子受体时反硝化菌2NO2-+CH2OH----------à 3N2+H2O+CO2+2OH-因此要实现短程硝化反硝化过程最关键的一步就是将硝化反应控制在第一个步骤，这一步可通过控制那些能对硝化菌和亚硝化菌产生不同影响作用（pH，DO浓度等）的影响因素使之可以影响硝化形式，从而实现亚硝酸盐的积累，使整个生物脱氮过程可通过NH4+ à NO2- àN2完成。

短程硝化反硝化与传统脱氮工艺相比具有降低能耗、节省碳源、污泥产量少、占地面积少等特点，且对于含氮较高和碳源不足的废水具有很大的应用价值。

短程硝化反硝化的研究进展摘要短程硝化反硝化技术主要用于处理高氨氮质量浓度和低C/N比的污水。

成功实现短程硝化反硝化技术的关键是将硝化反应控制并维持在亚硝酸盐阶段，不进行亚硝酸盐至硝酸盐的转化。

本文探讨了短程硝化反硝化的机理并对氨氧化菌的分子生物学研究进行了分析，同时探讨了A/SBR工艺的应用。

关键词短程硝化反硝化氨氧化菌A/SBR1 引言近年来，随着工业化和城市化进程的不断提高，大量氮、磷等营养物质进入水体，水体富营养化的现象日益严重，由于常规的活性污泥工艺硝化作用不完全，反硝化作用则几乎不发生，总氮的去除率仅在10%～30%之间，出水中还含有大量的氮和磷[1]。

因此，只有对常规的活性污泥法进行改进，加强其生物脱氮功能，才能解决日益突出的受纳水体“富营养化”问题。

目前，各城市污水处理厂均应用新的运行方法和控制策略进行脱氮除磷。

随着新的微生物处理技术的介入，污水处理设施的功效得到显著提高。

短程硝化反硝化技术对于处理这种污水在经济和技术上均具有较高的可行性。

短程硝化反硝化技术已成为脱氮领域研究的热点。

其研究内容主要集中在实现氨氧化菌在反应器的优势积累、构造适于氨氧化菌长期稳定生长并抑制亚硝酸氧化菌的最佳环境因素、优化过程控制模式实现持续稳定的短程硝化等。

2 短程硝化反硝化的机理生物脱氮包括硝化和反硝化两个反应过程。

第一步是由氨氧化菌( ammonium oxidition bacteria，AOB) 将NH4-N氧化NO-2-N的亚硝化过程;第二步是由亚硝酸氧化菌( nitrite oxidition bacteria，NOB) 将NO-2-N氧化为NO-3-N的过程。

然后通过反硝化作用将产生的NO-3-N经由NO-2-N、NO或N2O转化为N2，NO-2-N 是硝化和反硝化两个过程的中间产物。

V oets等(1975)在处理高浓度氨氮废水的研究中，发现了硝化过程NO-2-N积累的现象，首次提出了短程硝化反硝化生物脱氮的概念[2]。

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。

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短程硝化反硝化的脱氮机理及优势
生物脱氮包括硝化和反硝化两个阶段，主要涉及亚硝化菌、硝化菌和反硝化菌三类微生物。

传统生物脱氮途径如图1所示。

图1 传统生物脱氮途径
短程硝化反硝化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由亚硝酸盐氧化成硝酸盐，再还原成亚硝酸盐两个环节。

该技术具有很大的优势①节省25%氧供应量，降低能耗；②减少40%的碳源，在Ｃ／Ｎ较低的情况下实现反硝化脱氮；③缩短反应历程，节省50%的反硝化池容积；④降低污泥产量，硝化过程可少产污泥33%~35%左右，反硝化阶段少产污泥55%左右。

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。

短程硝化反硝化工艺简析广东石油化工学院化工与环境工程学院环境08-1 冼真文摘要 :指出短程硝化反硝化工艺是目前国内外生物脱氮技术研究应用的热点 ,通过介绍短程硝化反硝化工艺原理 ,分析了不同工艺稳定亚硝态氮积累实现短程硝化的工艺控制措施 ,对短程硝化反硝化工艺今后的研究和应用进行了展望。

关键词 :短程硝化反硝化；氨氧化细菌；硝化；反硝化短程硝化反硝化工艺是目前国内外生物脱氮技术研究应用的热点。

在生物脱氮硝化过程中,氨氧化细菌将氨氮氧化为亚硝态氮,亚硝酸盐氧化细菌将亚硝态氮氧化为硝态氮。

控制硝化反应条件 ,使硝化反应只进行到亚硝态氮阶段并实现稳定的亚硝态氮积累,是各种短程硝化反硝化工艺稳定运行的关键。

短程硝化反硝化工艺主要包括SHARON,OLAND 和CANON工艺 ,同时国内外专家学者也对SBR ,A/ O,MBR,曝气生物滤池等工艺的短程硝化反硝化进行了深入研究。

1 短程硝化反硝化原理传统的脱氮工艺是将NH4+氧化成NO2-,再氧化成NO3-；起作用的分别是亚硝酸菌和硝酸菌，统称为硝化菌，可得如下结论：亚硝化过程产生的能量比硝化过程产生的能量多，因而前者反应速率较后者快；亚硝化过程中产生大量的H+,使系统pH值降低，而硝化过程对系统的pH值无影响；亚硝化过程和硝化过程好氧比为3:1；亚硝酸菌和硝酸菌的生理特性大致相似，但前者的时代周期短，生长较快，因此较能适应冲击负荷和不利的环境条件。

当硝酸菌受到抑制的时候，将会出现NO2-的积累。

很显然，在传统的硝化-反硝化脱氮过程中，在反硝化菌的作用下，反硝化过程既可从硝酸盐开始，也可以从亚硝酸盐开始。

但由NO2-转化为NO3-，然后由NO3-再转化为NO2-的重复转化过程中，要消耗更多的溶解氧和有机碳源。

如果在实际过程中，控制这一转化过程，使NH4+全部或绝大部分转化为NO2-而不是NO3-，由NO2-直接进行反硝化，称此过程为短程硝化-反硝化，经过环境工作者的不懈努力，短程硝化-反硝化过程在许多反应器都得以实现。

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。

短程硝化反硝化原理传统生物脱氮理论认为氨氮是借助两类不同的细菌（硝化菌和反硝化菌）将水中的氨转化为氮气而去除。

其中硝化反应又由两类细菌分步完成，首先亚硝酸细菌将氨氮转化为亚硝酸盐（NO 2-），之后硝酸细菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐（NO 3-）。

如图1.1。

硝化反应过程需在好氧条件下进行。

并以氧作为电子受体。

反硝化过程为将硝酸盐或亚硝酸盐转化为N 2的过程。

反硝化细菌可以利用各种有机基质作为电子供体，以硝酸盐或亚硝酸盐作为电子受体，进行缺氧呼吸。

图1.1 传统硝化反硝化过程传统脱氮技术亚硝氮无法积累的主要原因基于以下两点：从动力学来看，氨氮转化为亚硝氮速率较慢，为整个硝化过程的限速步骤；从热力学看，单位亚硝氮被氧化所能为硝酸菌提供的能量仅为单位氨氮氧化为亚硝酸菌提供能量的1/4~1/5。

因此，必须通过氧化更多的亚硝氮来满足细菌生长所需的能量。

而在不断探索中，发现氨氧化菌（AOB ）和亚硝酸盐氧化菌（NOB ）在生活习性上存在一定差异。

如表1.1。

通过利用这些差异，可以控制消化过程在N02-阶段，阻止NO 2-进一步氧化为NO 3-。

之后直接以N02-作为电子最终受氢体进行反硝化。

即实现所谓的短程硝化反硝化。

表1.1 AOB 与NOB 主要差异项目氨氧化菌（AOB ） 亚硝酸盐氧化菌（NOB ） 菌属亚硝酸盐单胞菌属 亚硝酸盐球菌属 硝酸盐杆菌属、螺旋菌属、球菌属 世代周期/h8~36 12~59 最佳pH7.5~8.5 6.5~7.5 溶解氧饱和常数（Ko 2 / mg ·L ） 0.2~0.4 1.2~1.5温度/℃<15或>30 15~30FA（游离氨）敏感性不敏感（10~150mg/L）较敏感（0.1~1mg/L）欢迎您的下载，资料仅供参考！致力为企业和个人提供合同协议，策划案计划书，学习资料等等打造全网一站式需求。

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