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1、生物脱氮理论进展生物脱氮新理论传统脱氮理论:硝化和反硝化反应分别由硝化菌和反硝化菌作用完成,两菌对环境条件的要求不同,这两个过程不能同时发生,而只能序列式进行，即硝化反应在好氧条件下,反硝化反应在缺氧或厌氧条件下.因此生物脱氮工艺是将缺氧区与好氧区分开的分级硝化反硝化工艺,或在两个分离的反应器中进行,或在时间上造成交替缺氧和好氧环境的同一个反应器中进行,以便硝化与反硝化能够独立地进行.WaterPollutionControlEngineering生物脱氮理论进展同步硝化反硝化：微环境理论认为,由于氧扩散的限制,在微生物絮体或者生物膜内产生溶解氧梯度,即微生物絮体或生物膜
2、的外表面溶解氧浓度高,深入絮体内部,氧传递受阻及外部氧的大量消耗,产生缺氧区,从而形成有利于实现同步硝化反硝化的微环境.宏观环境论认为，由于氧气扩散速率的限制，曝气池内形成局部缺氧/厌氧环境.微生物学研究发现,存在好氧反硝化细菌和异养硝化细菌,打破了传统理论的硝化反应只能由自养细菌完成和反硝化只能在厌氧条件下进行的观点.WaterPollutionControlEngineering生物脱氮理论进展同步硝化反硝化具有以下特点：(1)NO2－无须氧化为NO3－便可直接进行反硝化反应，因此,整个反应过程加快,水力停留时间缩短,反应器容积减小；(2)亚硝化反应仅需75％的氧,需
3、氧量降低,节约能耗；(3)硝化菌和反硝化菌在同一反应器中同时工作,脱氮工艺简化而效能提高；WaterPollutionControlEngineering生物脱氮理论进展(4)将有机物氧化,硝化和反硝化在反应器内同时实现,既提高脱氮效果,又节约曝气和混合液回流所需的能源；(5)反硝化产生的OH－可以中和硝化产生的部分H+,减少了pH值波动,使两个生物反应过程同时受益,提高了反应效率；(6)为反硝化提供了碳源,促进同步硝化反硝化的进行．WaterPollutionControlEngineering生物脱氮理论进展短程硝化反硝化：传统理论认为,生物脱氮需经过如下过程：NH4
4、+→NO2–→NO3–→NO2–→N2氨化亚硝化硝化反硝化而短程反硝化就是在硝化过程中造成一定的特殊环境使NH4+正常硝化到NO2–,而NO2–氧化到NO3–的过程受阻,形成所谓的“NO2–积累”后直接进行反硝化,也可称为不完全硝化反硝化:NH4+→NO2–→N2WaterPollutionControlEngineering生物脱氮理论进展实现短程反硝化的关键在于将NH4+氧化控制在NO2–阶段，阻止NO2–的进一步氧化，因此，如何持久稳定地维持较高浓度的NO2–的积累及影响NO2–积累的因素.因为影响N积累的控制因素比较复杂，并且硝化菌能够迅速地将NO2–转化为NO3
5、–，所以要将NH4+的氧化成功地控制在亚硝酸盐阶段并非易事.WaterPollutionControlEngineering生物脱氮理论进展工艺特点：(1)硝化阶段可减少25％左右的需氧量，反硝化阶段可减少40％左右的有机碳源，降低了能耗和运行费用；(2)反应时间缩短，反应器容积可减小30％～40％左右；(3)具有较高的反硝化速率(NO2–的反硝化速率通常比NO3－的高63％左右；(4)污泥产量降低(硝化过程可少产污泥33％-35％左右，反硝化过程中可少产污泥55％左右).WaterPollutionControlEngineering生物脱氮理论进展SHARON工艺:利
6、用硝化菌在较高的温度下生长速率低于亚硝化菌这一事实,开发在较高温度下实现生物脱氮处理.工艺的核心是通过污泥龄和反应温度实现将硝化菌淘汰,但留下亚硝化菌.WaterPollutionControlEngineering生物脱氮理论进展厌氧氨氧化(ANAMMOX)：是指在厌氧条件下,微生物直接以NH4+为电子供体,以NO3–或NO2–为电子受体,将NO3–,NO2–,NH4+直接转变成N2的生物转化过程.反应可以如下方式存在：5NH4++3NO3–→4N2+9H2O+2H+(1)NH4++NO2–→N2+2H2O(2)WaterPollutionControlEngineer
7、ing工艺特点：(1)无需外加有机物作电子供体,既可节省费用,又可防止二次污染；(2)硝化反应每氧化lmolNH4+耗氧2mol,厌氧氨氧化每氧化lmolNH4+只需要0.75mol氧,耗氧下降62.5％,能耗低；(3)硝化反应氧化lmolNH4+可产生2molH+,反硝化产生lmolOH-,而氨厌氧氧化的生物产酸量降低1/2,产碱量降至为零;(4)在厌氧条件下直接利用NH4+作电子供体,无需供氧,无需外加有机碳源维持反硝化,无需额外投加酸碱中和试剂,故降低了能耗,节约了运行费用,用时还避免了因投加中和试剂有可能造成的二次污染
