同步硝化反硝化的出路.doc

同步硝化反硝化的出路，究竟在何方？
古语云：殊途同归。对于污水脱氮来说，亦是如此。处理方法并不是只有一种。
方法一：依照传统生物脱氮理论，在脱氮过程中需要经过硝化和反硝化两个过程，最终将氨氮转化为氮气而解决污水处理脱氮问题。生物脱氮原理如下：硝化作用是在亚硝酸菌作用下将氨氮转化为NO2-N，然后硝酸菌将NO2-N转化为NO3-N。反硝化作用是指在厌氧或缺氧情况下将NO3-N转化为NO2-N，并最终将NO2-N转化为N2。
方法二：然而，近年来，国内外的不少研究和报告证明存在着同步硝化反硝化现象。同步硝化反硝化又称短程硝化反硝化。是指在同一反应器内同步进行硝化反应和反硝化反应。这样的反应中，反硝化可以直接利用硝化作用转化的NO2-N进行反应，而不必将氨氮转化为NO3-N，可以减少能源的消耗，以及对氧的需求。
条条道路通罗马，那么总有一条是最合适的吧？那么，相对于传统脱氮反应来说，同步硝化反硝化又具有什么样的优势呢？
根据化学计量学统计，与传统硝化反硝化脱氮反应相比，同步硝化反硝化具有以下优势：
1. 在硝化阶段可以减少25%左右的需氧量，减少对曝气的需求，就是减少能耗；
2. 在反硝化阶段减少了40%的有机碳源，降低了运行费用；
3. NO2-N的反硝化速率比NO3-N的反硝化速率高63%左右；
4. 减少50%左右污泥；
5. 反应器容积可以减少30%-40%左右；
6. 反硝化产生的OH－可以原地中合硝化作用产生的H＋,能有效保持反应容器内的PH。
（以上数据出自论文：《同步硝化反硝化脱氮机理分析及影响因素研究》）
既然有这么多的优势，那么为什么同步硝化反硝化工艺一直没能得到推广呢？这个，就要用一句古语来解释了：祸兮，福之所倚，福兮，祸之所伏。也就是说，有利就有弊。
同步硝化反硝化工艺进入人们的视线以来，科学家以及相关的研究人员在上面倾注了大量的精力进行研究，对影响同步硝化反硝化反应的因素有了详细的了解。同步硝化反硝化的影响因素总结如下：
1. 溶解氧（DO）
控制系统中溶解氧，对获得高效的同步硝化反硝化具有极其重要的意义。对于实现同步硝化反硝化来说，DO浓度不宜太高，一方面，过高的溶解氧具有较强的穿透力，就无法在污泥絮体以及生物膜内部形成缺氧区，第二方面，会使异养好氧菌活性提高，从而加速对有机物的消耗，最终造成反硝化因营养源不足而无法完成。研究表明，溶解氧浓度在0.5mg/L时，硝化速率等于反硝化速率，
2. 温度
生物硝化适宜的温度在20到35℃，一般温度低于15℃硝化反应速度降低，但低温对硝化产物以及两种硝酸菌的影响不同，12到14℃活性污泥中硝酸菌的活性受到严重抑制，出现NO2-N的积累。当温度超过30℃，又会出现NO2-N积累。由此得到，硝酸菌和亚硝酸菌最适温度不同，可以通过控制温度，达到抑制硝化菌的目的。但是众多研究得到的最适温度，却并不相同。
3. 絮体结构
絮体结构是指活性污泥颗粒大小、密实程度、颗粒浓度等方面的特征，这些特征直接影响污泥内部好氧区以及厌氧区的比例大小，进而影响絮体内部物质的传递效果和维生物对溶解氧及底物获取的难易程度。只有活性污泥颗粒大小，密实程度，和浓度大小适中时，才能保证溶解氧和有机碳源在絮体内部分布均匀，有利于实现同步硝化反硝化。
4. 污泥龄
亚硝酸菌的世代时间比硝酸菌的世代时间短，而且增长速率更快。氨氮的硝化速率比NO2-N的氧化速率快，因此，为了获得更好的NO2-N的积累，有利于同步硝化反硝化的进行，可以缩短污泥停留时间。控制SRT在硝酸菌和亚硝酸菌最小世代时间之间，可以提高同步硝化反硝化的可能性。
5. 有机碳源
由于缺氧好氧环境一体化以及硝化反硝化同步进行，因此，有机碳源的量对反应来说至关重要。碳氮比低，无法满足反硝化的需要，碳氮比过高，又会影响硝化作用，不利于硝化作用的进行。研究表明：在同步硝化反硝化中，C:N:P最佳比例范围是（60-140）：5:1。使得氨氮降解率在99.5%的有机碳源浓度区间是400mg/L-1000mg/L。
6. PH值
硝化菌对PH很敏感，最适的PH范围是8.0-8.4，对反硝化最适的PH是6.5-7.5，考虑硝化反硝化碱度消耗和产生的互补性，同步硝化反硝化的最适PH值应该在7.5附近。
此外，同步硝化反硝化还有以下方面需要做进一步的探究：
1、 由于同步硝化反硝化形成原因复杂，需要对其机理进一步研究，尤其是微生物学研究。另外，最好建立一个同步硝化反硝化的硝化和反硝化动力学模型。
2、 由于絮凝体微氧区的形成往往会出现不稳定的现象，导致同步硝化反硝化处理效果出现波动。应进一步研究污泥的培养方法，完善控制手段，提供工厂化生产方法。
3、 结合以上影响因素，建立合适的工艺模型。