同步硝化反硝化综述

同步硝化反硝化脱氮机理及影响因素研究贾艳萍*贾心倩马姣（东北电力大学化学工程学院，吉林吉林132012）摘要：本文结合国内外研究，从宏观环境理论、微环境理论以及微生物学理论三方面阐明了同步硝化反硝化的脱氮机理，并对同步硝化反硝化的影响因素进行了综述，提出了该技术今后的研究方向。

关键词：同步硝化反硝化；脱氮机理；影响因素引言氮、磷等物质排入江河易导致水体的富营养化，传统脱氮理论认为，废水中氨氮必须经硝化反应和反硝化反应过程，才能够达到脱氮目的，这是因为硝化和反硝化过程中微生物生长的环境有很大差异，硝化反应需要有氧气存在的环境，而反硝化则需在厌氧或缺氧环境中进行。

近年来，国内外学者通过大量的试验对工程实践中遇到的现象和问题进行了研究，以传统的生物法脱氮理论作基础，发现硝化反应和反硝化反应可以在同一操作条件下同一反应器内进行，即同步硝化反硝化(简称SND)，它使传统工艺中分离的硝化和反硝化两个过程合并在同一个反应器中，避免了亚硝酸盐氧化成硝酸盐及硝酸盐再还原成亚硝酸盐这两个多余的反应，从而可节省约25%的氧气和40%以上的有机碳，在反应过程中不需要添加碱度和外加碳源。

与传统工艺相同处理效果情况下减少了20%的反应池体积，需要更低的溶解氧浓度（1.0mg/L左右），无混合液的回流以及反硝化搅拌设施[1,2]。

因此，SND简化了生物脱氮工艺流程，减少了运行成本。

它突破了传统的生物脱氮理论，简化了脱氮反应发生的条件和顺序，强化了生物脱氮过程，使传统的生物脱氮理论发生了质的飞跃。

1 同步硝化反硝化作用机理SND的脱氮机理可以从宏观环境理论、微环境理论和微生物学理论三个方面加以解释1.1宏观环境理论一般来说，反应中所需的DO都是通过曝气来供给，不同的曝气装置会导致反应器内DO的分布状态不同。

但是在好氧条件下的活性污泥脱氮系统中，无论哪种曝气装置都无法保证反应器中的DO在废水中分布均匀，例如：在SBR反应器中，曝气并不能保证整个反应器中DO完全处于均匀的混合状态,缺氧区域的存在就为该反应器中成功实现SND提供了可能。

生活污水同步硝化反硝化脱氮研究一、本文概述随着城市化进程的加速和人口规模的不断扩大，生活污水的处理和脱氮问题日益凸显，成为环境保护领域的重要研究课题。

其中，同步硝化反硝化（SND）作为一种高效、节能的脱氮技术，受到了广泛关注。

本文旨在探讨生活污水同步硝化反硝化脱氮的研究现状、影响因素、技术优化以及实际应用前景，以期为生活污水的有效处理和氮素减排提供理论支持和实践指导。

本文将对同步硝化反硝化脱氮的基本原理进行介绍，阐述其在生活污水处理中的应用优势及限制因素。

通过综述国内外相关研究成果，分析影响同步硝化反硝化脱氮效果的关键因素，如微生物群落结构、环境条件、碳源种类等。

在此基础上，探讨如何通过技术优化和创新，提高同步硝化反硝化脱氮的效率和稳定性。

结合实际案例，分析同步硝化反硝化脱氮在生活污水处理中的实际应用效果，展望其未来的发展前景和研究方向。

通过本文的研究，旨在为生活污水的脱氮处理提供科学依据和技术支持，推动相关领域的技术进步和可持续发展。

二、同步硝化反硝化脱氮技术的研究进展随着环境保护意识的提高和污水处理技术的发展，同步硝化反硝化脱氮技术（SND）作为一种高效、节能的污水处理方法，受到了广泛关注。

近年来，关于SND技术的研究进展主要体现在反应机理、影响因素以及工艺优化等方面。

在反应机理方面，研究者们通过深入探究SND过程中微生物的群落结构、代谢途径以及电子传递链等关键要素，揭示了SND技术的生物学本质。

这些研究不仅为SND技术的应用提供了理论基础，也为后续的优化和改进提供了方向。

在影响因素方面，温度、pH值、溶解氧浓度、碳氮比等因素对SND过程的影响得到了广泛研究。

通过调控这些因素，可以有效地提高SND技术的脱氮效率。

例如，适当提高反应温度可以加速微生物的代谢活动，从而提高SND速率；而控制适当的溶解氧浓度则可以避免硝化和反硝化过程之间的竞争，实现两者的协同进行。

在工艺优化方面，研究者们通过改进反应器结构、优化曝气方式、引入外源碳源等手段，不断提高SND技术的处理效果和运行稳定性。

同步硝化反硝化SND根据传统生物脱氮理论，脱氮途径一般包括硝化和反硝化两个阶段，硝化和反硝化两个过程需要在两个隔离的反应器中进行，或者在时间或空间上造成交替缺氧和好氧环境的同一个反应器中；实际上，较早的时期，在一些没有明显的缺氧及厌氧段的活性污泥工艺中，人们就层多次观察到氮的非同化损失现象，在曝气系统中也曾多次观察到氮的消失。

在这些处理系统中，硝化和反硝化反应往往发生在同样的处理条件及同一处理空间内，因此，这些现象被称为同步硝化/反硝化（SND）。

一、同步硝化反硝化的优点对于各种处理工艺中出现的SND现象已有大量的报道，包括生物转盘、连续流反应器以及序批示SBR反应器等等。

与传统硝化-反硝化处理工艺比较，SND 具有以下的一些优点：1、能有效地保持反应器中pH稳定，减少或取消碱度的投加；2、减少传统反应器的容积，节省基建费用；3、对于仅由一个反应池组成的序批示反应器来讲，SND能够降低实现硝化-反硝化所需的时间；4、曝气量的节省，能够进一步降低能耗。

因此SND系统提供了今后降低投资并简化生物除氮技术的可能性。

二、同步硝化反硝化的机理1、宏观环境生物反应器中的溶解氧DO主要是通过曝气设备的充氧而获得，无论何种曝气装置都无法使反应内氧气在污水中充分混匀。

最终形成反应器内部不同区域缺氧和好氧段，分别为反硝化菌和硝化菌的作用提供了优势环境，造成了事实上硝化和反硝化作用的同时进行。

除了反应器不同空间上的溶氧不均外，反应器在不同时间点上的溶氧变化也可以导致同步硝化/反硝化现象的发生。

Hyungseok Yoo 研究了SBR反应器在曝气反应阶段，反应器内DO浓度历经减小后逐渐升高，并伴随的同步硝化/反硝化现象。

2、微环境理论缺氧微环境理论是目前已被普遍接受的一种机理，被认为是同步硝化/反硝化发生的主要原因之一。

这一理论的基本观点认为：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。

好氧同步硝化反硝化随着人类经济社会的不断发展和城市化进程的加速推进，城市污水处理成为日益重要的环境问题。

好氧同步硝化反硝化技术是一种先进的废水处理技术，在城市污水处理中得到了广泛的应用。

通过好氧同步硝化反硝化技术，可以高效地去除废水中的氨氮和有机物质，使废水得到有效处理和回收利用。

本文将从好氧同步硝化反硝化技术的原理、应用实践和存在的问题等方面进行深入探讨，以期为相关领域的研究和应用提供参考。

好氧同步硝化反硝化技术是一种将硝化和反硝化过程结合在一起的高效废水处理技术。

该技术利用好氧微生物和厌氧微生物的协同作用，将废水中的氨氮依次氧化为亚硝态氮和硝态氮，然后还原为氮气释放到大气中，从而实现氨氮的去除和氮素的循环利用。

值得注意的是，好氧同步硝化反硝化技术相比传统的硝化和反硝化分离工艺具有更高的氨氮去除效率和更低的能耗，因此在城市污水处理中具有广阔的应用前景。

在实际应用中，好氧同步硝化反硝化技术已经被广泛应用于城市污水处理厂。

以中国为例，许多大中城市都在其污水处理厂引入了好氧同步硝化反硝化技术，实现污水资源化利用和环境保护的双重目标。

例如，北京市的某污水处理厂就采用了好氧同步硝化反硝化技术，每天处理数十万吨污水，有效去除废水中的氨氮和有机物质，同时减少了环境污染。

尽管好氧同步硝化反硝化技术在城市污水处理中取得了显著成就，但也存在一些问题和挑战。

首先，好氧同步硝化反硝化技术对操作人员的要求较高，需要精密的监控和控制系统来确保工艺的稳定运行。

其次，在冬季或低温条件下，好氧同步硝化反硝化技术的氮素去除效率可能会受到影响，需要采取一些措施来提高处理效率。

此外，好氧同步硝化反硝化技术的投资和运营成本较高，需要综合考虑经济性和环保效益，以实现可持续发展的目标。

针对好氧同步硝化反硝化技术存在的问题和挑战，我们可以通过以下途径进行改进和优化。

首先，可以引入智能化技术和自动化控制系统，实现对工艺的实时监测和优化调节，提高操作的便捷性和准确性。

同步硝化反硝化和短程硝化反硝化同步硝化反硝化和短程硝化反硝化1. 引言：硝化和反硝化是自然界中氮循环过程中的两个关键环节。

硝化指的是将氨氧化为硝酸盐的过程，反硝化则是将硝酸盐还原为氮气（N2）的过程。

同步硝化反硝化和短程硝化反硝化是两种在水体和土壤中发生的硝化反硝化现象。

本文将对这两种现象进行深入讨论，以更好地理解它们在环境中的重要性。

2. 同步硝化反硝化的概念及机理：2.1 同步硝化反硝化是指硝化和反硝化同时在同一生境中进行的现象。

在某些特定的环境条件下，硝化细菌和反硝化细菌能够共存并相互作用，形成稳定的氮循环。

这种现象通常发生在富含有机质和氮的水体和土壤中。

2.2 同步硝化反硝化的机理包括以下几个步骤：2.2.1 硝化：硝化细菌通过氧化氨氮（NH4+）生成亚硝酸盐（NO2-），再经过氧化反应生成硝酸盐（NO3-）。

2.2.2 反硝化：反硝化细菌利用硝酸盐中的氧气进行呼吸作用，将硝酸盐还原为氮气和一氧化氮（N2O）。

3. 短程硝化反硝化的概念及机理：3.1 短程硝化反硝化是指硝化和反硝化在同一小尺度范围内交替进行的现象。

它通常发生在微生物周围，如土壤微生物团聚体、根际等环境中。

3.2 短程硝化反硝化的机理包括以下几个步骤：3.2.1 硝化：土壤中的硝化细菌通过氧化氨氮（NH4+）生成亚硝酸盐（NO2-），然后亚硝酸盐被反硝化细菌进一步氧化为硝酸盐（NO3-）。

3.2.2 反硝化：硝酸盐中的氮气被反硝化细菌还原为氮气（N2）。

4. 同步硝化反硝化和短程硝化反硝化的重要性：4.1 氮素循环：同步硝化反硝化和短程硝化反硝化都是氮素循环的重要环节。

它们促进了氨氮和硝酸盐在水体和土壤中的转化，并维持了生态系统中氮的平衡。

4.2 环境污染控制：同步硝化反硝化和短程硝化反硝化能够降低水体和土壤中的硝酸盐含量。

硝酸盐过量会导致水体富营养化和土壤酸化，而同步硝化反硝化和短程硝化反硝化可以有效地将硝酸盐还原为无害的氮气和一氧化氮。