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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 环境 » 交流探讨 » 关于同步硝化反硝化脱氮除磷原理及技术的讨论
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yanww_219

版主 (知名作家)

优秀版主优秀版主
硝化作用（nitrification）是指氨在微生物作用下氧化为硝酸的过程。硝化细菌将氨氧化为硝酸的过程。通常发生在通气良好的土壤、厩肥、堆肥和活性污泥中。
硝化作用由自养型细菌分阶段完成。第一阶段为亚硝化，即铵根（NH4+)氧化为亚硝酸根（NO2-）的阶段。参与这个阶段活动的亚硝酸细菌主要有 5个属：亚硝化毛杆菌属(Nitrosomonas) ；亚硝化囊杆菌属(Nitrosocystis)；亚硝化球菌属(Nitrosococcus)；亚硝化螺菌属(Nitrosospira)和亚硝化肢杆菌属(Nitrosogloea)。其中，尤以亚硝化毛杆菌属的作用居主导地位，常见的有欧洲亚硝化毛杆菌 (Nitrosomonas europaea)等。
第二阶段为硝化，即亚硝酸根（NO2-）氧化为硝酸根（NO3-）的阶段。参与这个阶段活动的硝酸细菌主要有3个属：硝酸细菌属(Nitrobacter)；硝酸刺菌属 (Nitrospina)和硝酸球菌属(Nitrococcus)。其中以硝酸细菌属为主，常见的有维氏硝酸细菌(Nitrobacter winogradskyi)和活跃硝酸细菌 (N. agilis)等。
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11楼2015-12-16 20:24:46
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zh1984

木虫 (正式写手)
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yanww_219: 金币+5, 很好的文献资料，希望能更深入交流 2015-12-17 21:53:27
changle9139: 回帖置顶 2016-01-07 08:17:29
今天有空翻了翻几年前的文献，补充下之前的观点，全是个人理解，不对之处请指正。
第一个表基本上概括了现有的脱氮工艺。第二个表是现有的氮循环途径
硝化过程和反硝化过程是有很多中间过程和胞内产物，牵扯到电子传递体系，笼统说就是具备这些电子传递体系的细菌才有相应的能力来参与脱氮过程。而同步硝化反硝化在电子传递体系上没有什么创新，现有的解释只是几种菌群的协同作用。厌氧氨氧化则不同，这是一条新的脱氮途径，有新的电子传递体系发现并被证明，那几个大牛发了几篇NATURE了。
关于同步硝化反硝化脱氮除磷原理及技术的讨论
脱氮.png


关于同步硝化反硝化脱氮除磷原理及技术的讨论-1
氮循环.png
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12楼2015-12-17 11:03:38
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stl409
13楼2015-12-17 11:37:09
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20135211314

新虫 (著名写手)
★
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引用回帖:
10楼: Originally posted by yanww_219 at 2015-12-12 19:06:46
反硝化作用（denitrification）也称脱氮作用。反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮（N2）或一氧化二氮（N2O）的过程。在pH低和氧浓度高的环境中，一氧化二氮（N2O）是主要产物；在pH为中性至弱碱性 ...

LZ，这几个好氧、厌氧、缺氧的菌种放在一个池子里，进行不同的操作，那他们不会都死掉吗，好氧的时候，厌氧菌不都死掉了吗，
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14楼2015-12-31 15:10:45
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zslddt

专家顾问 (职业作家)
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yanww_219: 金币+2, 欢迎积极交流 2016-01-02 20:30:26
做过一点研究，甚至怀疑所谓的PHB是否真的存在。
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15楼2016-01-01 12:17:16
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zslddt

专家顾问 (职业作家)
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yanww_219: 金币+1, 积极交流 2016-01-04 12:17:45
引用回帖:
12楼: Originally posted by zh1984 at 2015-12-17 11:03:38
今天有空翻了翻几年前的文献，补充下之前的观点，全是个人理解，不对之处请指正。
第一个表基本上概括了现有的脱氮工艺。第二个表是现有的氮循环途径
硝化过程和反硝化过程是有很多中间过程和胞内产物，牵扯到电子 ...

有Nature 的原文么？在下愿重金奉上，呵呵

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16楼2016-01-03 22:57:55
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yanww_219

版主 (知名作家)

优秀版主优秀版主
刚看了一篇文章，同步脱氮除磷颗粒污泥硝化反硝化特性试验研究
在厌氧/好氧交替运行的SBR反应器中，以成熟的脱氮除磷颗粒污泥为研究对象，对其硝化及反硝化特性进行研究. 结果表明，静态试验中颗粒污泥的最大硝化速率为14.13 mg·（g·h）-1，最大反硝化速率为34.89 mg·（g·h）-1，最大缺氧吸磷反硝化速率为13.11 mg·（g·h）-1，污泥具有较好的硝化、反硝化性能；反应器中污泥最大硝化速率为4.60 mg·（g·h）-1，最大反硝化速率为1.43 mg·（g·h）-1；通过N的物料平衡得到，同步硝化反硝化反应去除N约为232.5 mg·d-1，占N去除总量的54.3%；另外，颗粒污泥对P和N的去除率分别在95%和90%左右，反应器具有较好的同步脱氮除磷效果.
关键是SBR和颗粒污泥
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17楼2016-01-11 10:27:50
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yanww_219

版主 (知名作家)

优秀版主优秀版主
生物脱氮机理
（1）传统的生物脱氮机理
　　污水中的氮一般以有机氮、氨氮、亚硝酸盆氮和硝酸盐氮等四种形态存在。生活污水中氮的主要存在形态是有机氮和氨氮。其中有机氮占生活污水含氮量的40%一60%，氨氮占50%一60%，亚硝酸盐氮和硝酸盐氮仅占0-5%。传统的生物脱氮是通过硝化反应和反硝化反应来完成的，由于硝化反应和反硝化反应是不同细菌在不同的条件下来完成的，所以生物脱氮是在不同的处理单元中完成的，这种传统的脱氮过程己为人们熟知团。通常生物脱氮主要有通过厌氧和好氧这两个过程来完成。有机氮在硝化菌的作用下转化为硝酸盐氮，而硝酸盐氮又在厌氧的情况下通过反硝化菌的作用转化为氮气而从污水中脱除。在脱氮反应过程中不同细菌的生长条件不同，不同反应过程对能量、物质的需求也不同，传统生物脱氮工艺面临着泥龄、碳源等多方面的矛盾，于是为缓解这些矛盾的新型工艺应运而生。
（2）短程硝化反硝化(Shortcut Nitrification-Denitrification)
　　许多试验证明，可以按照氨氮转化为亚硝酸氮再进一步还原为氮气的过程实现短程硝化反硝化脱氮，就是将硝化控制在亚硝化阶段，然后进行反硝化。短程硝化反硝化具有减小反应器容积、节省曝气量、减少污泥产量、减少投碱量和产酸量等优点。但其缺点是不能长久稳定的维持亚硝酸氮的积累。
（3）同步硝化反硝化(Simultaneous Nitrification and Denitrification, SND)
　　同步硝化反硝化即在一定条件下，硝化和反硝化在同一处理条件和同一处理空间内发生。近年许多国内外研究者发现存在同时硝化反硝化现象，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。2003 年 Zeng, R.J., Lemaire R 成功证实了在厌氧/好氧反应器内硝化反硝化同时发生。同步硝化反硝化有利于满足污水处理过程中对碱度以及碳源条件的要求，并且节省曝气量，进一步降低能耗。
（4）厌氧氨氧化技术
　　厌氧氨氧化技术的原理为在厌氧条件下以亚硝酸氮和硝酸氮为电受体，将氨转化为氮气。参与厌氧氨氧化的细菌为自养型细菌，因此不需要外加碳源来维持反硝化。
　　1990 年荷兰 Delft 技术大学 Kluyer 生物技术实验室开发出 ANAMMOX 工艺(AnaerobicAMMonium Oxidation)，即厌氧氨氧化工艺。显然，该工艺具有改善酸碱平衡，有效降低曝气量和污泥产量的优点并适用于高氨氮浓度废水的处理。
（5）好氧反硝化生物脱氮
　　最早，反硝化过程被认为是一个严格的厌氧过程，20世纪80年代后期以来，生物脱氮生物学方面有了很大进展。人们曾多次观察到在没有明显缺氧段的活性污泥法中存在脱氮现象，发现了好氧反硝化菌，这些好氧反硝化菌同时也是异养硝化菌，这类细菌可将氨在好氧条件下直接转化成气态产物。生物学研究表明，在好氧和缺氧条件下好氧反硝化菌能够将硝酸盐还原形成氧化氮和氧化亚氮。好氧反硝化菌的发现为生物脱氮理论掀开了新的一页。
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18楼2016-02-02 15:36:36
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yanww_219

版主 (知名作家)

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★ ★ ★ ★ ★ ★
vaughn: 金币+6, 知识普及 2016-02-05 05:50:53
生物除磷机理
（1）传统的生物除磷理论
　　　传统的生物除磷理论认为整个除磷过程是由聚磷菌 PAO通过厌氧和好氧两个过程来完成的。在厌氧区兼性菌通过发酵作用将溶解性有机物转化为乙酸盐等低分子挥发性有机物(VFAS)。在厌氧条件下聚磷菌吸收了这些或来自原污水的VFAS将其运送到细胞内，同化成胞内碳能源储存物 (PHB)，所需能量来源于聚磷的水解及细胞内糖的酵解，并导致磷酸盐的释放。在好氧条件下，这些专性好氧的聚磷菌活力得到恢复，以氧为电子受体，氧化胞内贮存的PHB及利用产生的能量过量地从环境中摄磷，在聚磷菌细胞内合成多聚磷酸盐加以积累，最终以剩余污泥的形式排放出去。
（2）反硝化生物除磷机理
　　　在生物除磷的不断探索中，研究者们在研究中发现了一种“兼性厌氧反硝化除磷细菌”(DPB)，这种细菌可以在缺氧条件下，利用硝酸盐作为电子受体氧化胞内贮存的PHB，并从环境中摄磷，实现同时反硝化和过度摄磷，为生物除磷扫一开了新的思路。反硝化生物除磷的原理是:在缺氧条件下，反硝化聚磷菌(DPB)以N03-为电子受体，以其在厌氧条件下吸附有机物合成的内原多聚物PHA为间接电子供体，利用降解储存在胞内的PHA产生了ATP，大部分供给自身细胞合成(糖原的合成)和维持细菌的生命活动，一部分则用于过量摄取污水中的无机磷酸盐，并以聚磷的形式储存在细胞体内;同时，NO3-被还原为N2，从污水中逸出。与传统生物除磷理论不同的是氧化细胞内贮存的PHA时，电子受体是NO3-而不是氧。在反硝化除磷过程中，DPB使得摄磷和反硝化过程同一个环境中完成，不仅节省了脱氮对碳源的需求；而且摄磷在缺氧内完成可缩小好氧区的体积，降低了基建成本。
（3）同步硝化反硝化机理
　　近年来，研究人员曾多次发现在好氧系统中存在总氮的损失问题。基于这些发现，提出了同步硝化反硝化(SND)的概念。同步硝化反硝化技是指同一个反应器中，硝化和反硝化两个过程在同时发生，与传统的硝化反硝化相比，系统不需要明显的缺氧时间段或缺氧分区，就能将总氮去除的技术。同步硝化反硝化工艺与传统的脱氮工艺相比具有很多优势:①减少氧的供应量。DO在0.5mg/l附近时硝化和反硝化速率相等，则易于实现彻底的SND。②减少了容积，降低了基建投资。在SND工艺中，硝化反硝化同时进行，硝化反应产生的硝酸盐和亚硝酸，可以作为反硝菌的基质进行反硝化作用。所以SND工艺将省去缺氧区或减小其容积，因使生物脱氮的流程缩短;③维持pH值。pH值对硝化和反硝化都有影响，而硝化过程消耗碱度，反硝化过程产生碱度，所以同步硝化反小能保持系统中的pH值相对稳定，降低对生物反应及活性的影响。
　　　　
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19楼2016-02-02 15:38:19
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新虫 (小有名气)
★ ★ ★ ★ ★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
yanww_219: 金币+5, 大神啊，能否给出这几篇文章啊，非常感激啊 2016-02-03 10:52:08
yanww_219: 回帖置顶 2016-02-14 14:47:02
引用回帖:
11楼: Originally posted by yanww_219 at 2015-12-16 20:24:46
硝化作用（nitrification）是指氨在微生物作用下氧化为硝酸的过程。硝化细菌将氨氧化为硝酸的过程。通常发生在通气良好的土壤、厩肥、堆肥和活性污泥中。
硝化作用由自养型细菌分阶段完成。第一阶段为亚硝化，即铵 ...

Nature上已经发现几种Nitrosospira属的菌可以实现NH4+直接到NO3-
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20楼2016-02-03 09:14:51
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