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什么是短程硝化和短程反硝化?看完你就懂了!

  • 发布时间: 2024-03-20
导读

在生物脱氮领域,短程硝化和短程反硝化是两种重要的工艺过程,它们突破了传统的全程硝化反硝化路径,通过调控微生物群落结构,实现高效的氮素去除。

 

01
短程硝化

 

短程硝化是指在生物脱氮过程中,通过特定的工艺调控手段,使氨氮氧化过程仅进行到亚硝酸盐阶段,即氨氮(NH₄⁺)首先被氧化为亚硝酸盐(NO₂⁻),而亚硝酸盐不再进一步氧化为硝酸盐(NO₃⁻)。这一过程主要依赖于氨氧化菌(AOB)活性的强化以及对硝化菌(NOB)活性的有效抑制。短程硝化的优势在于减少了氧气消耗和碳源需求,降低了后续反硝化阶段的负荷,从而提升了整个系统的脱氮效率。

 

影响因素及优化策略:

 

DO浓度:DO需严格控制在0.5-1.5 mg/L,以抑制硝化细菌而利于氨氧化菌。

温度与pH值:适宜的温度(20-30℃)和中性至弱碱性的pH环境有利于短程硝化的稳定运行。

SRT(污泥龄):适当缩短SRT,有利于选择性地培养出短程硝化菌群。

进水负荷:保持稳定的氨氮负荷,避免冲击对短程硝化系统的破坏。

 

 

02
短程反硝化

 

短程反硝化则是指将硝酸盐或亚硝酸盐直接还原为氮气(N₂),跳过了常规的反硝化过程中的NO₃⁻还原为NO₂⁻步骤。该过程通常需要特殊的反硝化菌种,能够在缺氧环境下直接利用亚硝酸盐作为电子受体进行反硝化反应。短程反硝化不仅可以避免传统反硝化过程中产生的中间产物——一氧化氮(NO),减轻了环境压力,而且提高了总氮去除率,节省了有机碳源的投入。

 

影响因素及优化策略:

 

缺氧环境:严格的缺氧条件是短程反硝化的基础,应控制DO低于0.5 mg/L。

pH值:pH在6.0-8.0之间有利于短程反硝化菌的生长和活性。

温度:适宜的温度(20-30℃)有助于提高反硝化速率。

碳源类型和供给量:选择易降解、高效的碳源,并适当增加供碳量,促进短程反硝化的发生。

反应器内流态与混合:保证反应器内的混合均匀,避免局部区域出现氧浓度过高现象。

 

03
如何调控微生物群落以实现短程硝化与反硝化?

 

溶解氧控制:短程硝化的实现依赖于对硝化菌(NOB)的活性抑制,通常通过严格控制反应器内的溶解氧浓度,维持在一个既能保证氨氧化菌(AOB)正常工作又足以抑制NOB生长的低水平。

 

温度与pH调节:不同的微生物种群对环境条件有不同的适应性,通过调整反应器的温度和pH值,可以选择性地促进目标菌群的活性,如一些特定的AOB能够在较低温度或特定pH范围内具有更高的活性。

 

SRT(污泥龄)和HRT(水力停留时间)优化:合理设定生物反应器的污泥龄和水力停留时间,有助于选择性地富集AOB,同时淘汰或抑制NOB的增殖。

 

交替曝气与缺氧处理:采用间歇曝气或者分段处理方式,创造有利于短程硝化和短程反硝化的环境条件,例如,先在好氧条件下进行氨氮到亚硝酸盐的转化,然后迅速转为缺氧或厌氧条件,使亚硝酸盐直接被还原为氮气。

 

添加抑制剂:某些化学物质可以作为NOB的抑制剂使用,比如甲醇、异丙醇等,能有效抑制NOB的活性,从而实现短程硝化。

 

碳源投加策略:适当的碳源投加能够调控反硝化过程,使得亚硝酸盐优先于硝酸盐作为电子受体被利用,实现短程反硝化。

 

综上所述,通过一系列精准的工艺调控手段,可在污水处理系统中成功诱导并稳定运行短程硝化和短程反硝化过程,进而提升脱氮效率,降低能耗,并减少副产物生成。

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