1、前言： 根据传统生物脱氮理论 ,脱氮途径一般包括硝化和反硝化 2个过程 ,硝化过程是氨通过亚硝酸盐向硝酸盐的自养型转换 ,主要是由化能无机营养菌 硝化细菌完成的 ,反硝化过呈程则被认为是在严格的厌氧条件下完成的。硝化和反硝化 2个过程需要在 2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进行。然而 ,最近几年国外有不少实验和报道证明存在同步硝化反硝化 (Simultaneous Nitrification and Denitrification, 简称 SND),尤其是有氧条件下的反硝化现象确实存在于不同的生物处理系统中 , 如生物转盘、 SBR、氧化沟、
2、CAST、 MBR、 SMBR等工艺 。1.同步硝化反硝化20世纪 80年代以来，研究人员发现，在一些没有明显缺氧及厌氧段的活性污泥法工艺中，即存在有氧情况下的反硝化反应、低氧情况下的硝化反应，造成氮的损失。由于在这些生物处理系统中，硝化及反硝化发生在相同的条件下或同一处理空间内，称该现象为同步硝化反硝化（ simultaneous nitrification and dinitrification,SND）。2同步硝化反硝化机理 同步硝化反硝化技术，可实现在一个反应器内除碳、硝化及反硝化，具有无需外加碳源，基建投资低，运行费用省等优点。 SND技术具有重要的现实意义，受到国内外诸多专家学者的
3、关注 。 传统 生物脱氮技术利用的是微生物的硝化和反硝化作用。硝化作用即在好氧的条件下，自养型硝化细菌将氨氧化为亚硝酸（盐）和硝酸（盐）；反硝化作用是指亚硝酸（盐）和硝酸（盐）在异氧型反硝化菌的作用下，被还原为氮气的过程。因此，目前大多数的生物脱氮工艺都将好氧区和缺氧区（或厌氧区）分隔开，分别在不同的反应器中运行，或者采用间歇的好氧和厌氧条件来实现。Your song 而同步硝化反硝化是指在低氧条件下，一个反应器同时存在硝化作用和反硝化作用，实现一步污水脱氮。从物理学角度认为，产生该现象是由于在微生物絮体内形成了溶氧（ DO）梯度。在微生物絮体外表面溶解氧较高，微生物菌群以好氧菌、硝化菌为主；
4、深入絮体内部，由于氧传递受阻，以及有机物氧化、硝化作用的消耗，形成缺氧区，反硝化菌占优势；正是由于絮体内部存在缺氧环境，导致同步硝化反硝化现象的发生 Your song 3.同步硝化反硝化与传统生物理论比较 SND与传统生物理论相比具有很大的优势，它可以在同一反应器内同时进行硝化和反硝化反应，具有以下优点： 1 曝气量减少，降低能耗； 2反硝化产生 OH- 可就地中和硝化产生的H+,SND能有效的保持反应器内的 PH； 3因不需缺氧反应池，可以节省基建费用，或至少减少反应器容积； 4能够缩短反应时间，节约碳源； 5简化了系统的设计和操作等。因此 SND系统提供了今后降低投资并简化生物除氮技术的
5、可能性。Your song 4影响因素 1溶解氧 (DO 控制系统的溶解氧在一定范围内 ,对获得高效的同步硝化反硝化具有极其重要的意义。系统中的 DO首先应足以满足有机物的氧化及硝化反应的需要 ,使硝化反应充分 ,其次 DO浓度又不能太高 ,以便能在微生物絮体内产生 DO浓度梯度 ,促进缺氧微环境的形成 ,同时使系统中有机底物不致于过度消耗而影响了反硝化碳源的需求。对不同的水质和不同粒径、密实度的污泥絮体 , DO浓度的控制也会有所不同。资料表明 ,各种不同构筑物发生 SND的 DO浓度范围也各异 :四槽式氧化沟为0.3mg/L 0.8mg/L,半间歇式活性污泥法工艺为0.3mg/L .5 m
6、g/L,附着生长反应器系统中为 1.0mg/L2.0mg/L等 ,大多生产实验性的结果为 0.5mg/L1.0mg/L。 Your song 对于不同的水质和不同的工艺 ,实现 SND的具体 DO浓度水平需要在实践中确定。可以肯定 , SND系统中的 DO比传统生物脱氮工艺中的DO低得多 ,属于低 DO下的硝化反硝化脱氮工艺 ,这显然具有重要的实践意义。Your song .2 污泥有机负荷 (F/M) 污泥有机负荷是影响同步硝化反硝化效果的另一关键因素 ,有机负荷增加会降低氨氮的去除率。溶解氧浓度低而污泥负荷相对高时 ,微生物生存的微环境中缺氧微环境占有较大比例 ,硝化反应受到抑制 ;随着污
7、泥有机负荷的降低 ,微生物生存的微环境形成好氧、缺氧微环境共存并达到平衡 ,同时硝化反硝化取得较好的效果 ;污泥有机负荷进一步降低 ,微生物生存的微环境中好氧微环境占有优势 ,反硝化反应受到抑制 ,总氮的去除率下降。同济大学周仰原在实验中得出曝气池内溶解氧浓度为 0.5mg/L时 ,达到最佳同步硝化反硝化效果的污泥有机负荷为 0.3kgCOD/kgMLSSd,而曝气池内溶解氧浓度为 0.3 mg/L时 ,达到最佳同步硝化反硝化效果的污泥有机负荷为0.15kgCOD/kgMLSSd。Your song 3 有机碳源 有机碳 源作为生物生长代谢必需的物质和能量来源 ,被认为是实现完全生物反硝化的最关键因素之一。对于同步硝化反硝化体系 ,由于硝化与反硝化反应同时发生 ,相互制约 ,使得有机碳源对整个反应体系的影响尤为重要。对于同步硝化反硝化体系来说 ,存在一个碳源的浓度范围 ,使得氨氮的降解能达到一个较高的水平。有机碳源浓度过低 ,满足不了反硝化的需要 ,浓度过高 ,使得硝化菌的同化作用占优而不利于氨氮的去除 。Your song
