導讀：厭氧氨氧化(hua)與(yu)短程硝化(hua)反(fan)硝化(hua)的區別，很多小伙(huo)伴容(rong)易(yi)搞混(hun)，本文從兩個工藝本身(shen)的原理(li)出發(fa)寫一寫兩個工藝的異同點！

短程硝(xiao)化反硝(xiao)化

生物脫氮包括硝化和反硝化兩個反應過程(cheng)，

第一步是由亞硝(xiao)(xiao)化菌(jun)將(jiang)NH4+-N氧化為NO2--N的亞硝(xiao)(xiao)化過程；

第(di)二步是由硝化菌(jun)將NO2--N氧(yang)化為氧(yang)化為NO3--N的過(guo)程(cheng)；

然后通(tong)過反硝化作用將產生的(de)NO3—N經由NO2--N轉化為(wei)N2，

NO2--N是硝(xiao)化和反硝(xiao)化過程的(de)中間(jian)產(chan)物。

1975年Voets等在處理高濃度氨氮廢水的(de)研究中(zhong)(zhong)，發現(xian)了硝(xiao)(xiao)化過程(cheng)中(zhong)(zhong)NO2--N積累的(de)現(xian)象，首次提(ti)出了短程(cheng)硝(xiao)(xiao)化反硝(xiao)(xiao)化脫氮的(de)概念。如下圖所示。

比(bi)較兩種途(tu)徑(jing)，很(hen)明顯，短程(cheng)硝(xiao)(xiao)化(hua)反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)比(bi)全程(cheng)硝(xiao)(xiao)化(hua)反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)減少了(le)NO2-、NO3-和NO3- 、NO2-兩步反(fan)應，這使得(de)短程(cheng)硝(xiao)(xiao)化(hua)反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)生物(wu)脫氮具有以下優點(dian)：

1、可節約供氧(yang)量25%。節省了NO2-氧(yang)化為NO3-的好氧(yang)量。

2、在(zai)反(fan)硝化(hua)階(jie)段可(ke)以節省碳源40%。在(zai)C/N比一定的情況(kuang)下提(ti)高(gao)了TN的去除率。并(bing)可(ke)以節省投堿量。

3、由(you)(you)于亞(ya)硝(xiao)化(hua)(hua)菌世(shi)代(dai)周期比硝(xiao)化(hua)(hua)菌短(duan)，控制(zhi)在亞(ya)硝(xiao)化(hua)(hua)階段(duan)可以(yi)(yi)提高硝(xiao)化(hua)(hua)反應速度和微生(sheng)物(wu)的濃度，縮短(duan)硝(xiao)化(hua)(hua)反應的時間，而由(you)(you)于水力停(ting)留(liu)時間比較短(duan)，可以(yi)(yi)減(jian)少(shao)反應器(qi)的容積，節省基建投資，一(yi)般情況下可以(yi)(yi)使反應器(qi)的容積減(jian)少(shao)30%~40%。

4、短程(cheng)硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)反(fan)應(ying)過(guo)程(cheng)在(zai)硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)過(guo)程(cheng)中可以(yi)減少(shao)產(chan)(chan)泥25%~34%，在(zai)反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)過(guo)程(cheng)中可以(yi)減少(shao)產(chan)(chan)泥約50%。

由于(yu)以(yi)上的優點，使得(de)短程(cheng)硝化-反硝化反應尤其適應于(yu)低(di)C/N比的廢水，即高氨氮(dan)低(di)COD，既節(jie)省動力費用又可以(yi)節(jie)省補充的碳源(yuan)的費用，所以(yi)該工(gong)藝在煤(mei)化工(gong)廢水方面(mian)非常可行。

厭氧(yang)氨(an)氧(yang)化(hua)

本文(wen)說的(de)厭氧(yang)氨(an)氧(yang)化(hua)是目(mu)前的(de)主流(liu)的(de)應用的(de)工藝流(liu)程（彭永臻(zhen)院士的(de)短程反硝(xiao)(xiao)化(hua)暫時不介紹）。Anammox是在無氧(yang)條(tiao)件下，以氨(an)為電(dian)子(zi)供體(ti)、亞硝(xiao)(xiao)酸(suan)為電(dian)子(zi)受(shou)體(ti)，產生氮(dan)氣和硝(xiao)(xiao)酸(suan)的(de)生物(wu)反應。

Anammox包括兩個過(guo)程：一(yi)是分(fen)(fen)解（產(chan)能）代謝，即以(yi)氨為(wei)電子(zi)供(gong)體，亞(ya)硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)為(wei)電子(zi)受(shou)(shou)體，兩者以(yi)1:1的(de)比例反應(ying)生成(cheng)氮氣，并把產(chan)生的(de)能量(liang)以(yi)ATP的(de)形式(shi)儲存起來；二(er)是合(he)成(cheng)代謝，即以(yi)亞(ya)硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)為(wei)電子(zi)受(shou)(shou)體提供(gong)還原力，利用碳(tan)源二(er)氧(yang)化碳(tan)以(yi)及(ji)分(fen)(fen)解代謝產(chan)生的(de)ATP合(he)成(cheng)細(xi)胞物質(zhi)，并在這一(yi)過(guo)程中(zhong)產(chan)生硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)。

厭氧(yang)氨(an)氧(yang)化菌 (Anaerobic ammonia oxidation bacteria, AnAOB) 是厭氧(yang)氨(an)氧(yang)化的實施(shi)者。

NH4++ NO2-= N2+ 2H2O，ΔG=-358kg/mol

厭氧(yang)氨(an)氧(yang)化的(de)(de)發生(sheng)進程(cheng)主要(yao)分(fen)(fen)為(wei)兩大步：“第一個(ge)過程(cheng)是部分(fen)(fen)亞(ya)(ya)(ya)硝化(Partial Nitritation)，在這個(ge)過程(cheng)中只有大約55%的(de)(de)氨(an)氮(dan)(dan)(dan)需(xu)要(yao)轉(zhuan)化為(wei)亞(ya)(ya)(ya)硝酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)氮(dan)(dan)(dan);第二(er)個(ge)過程(cheng)是厭氧(yang)氨(an)氧(yang)化(Anammox)，氨(an)氮(dan)(dan)(dan)在厭氧(yang)條件下，被(bei)亞(ya)(ya)(ya)硝酸(suan)(suan)氮(dan)(dan)(dan)作為(wei)電子受體，氧(yang)化成氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)。因此它也(ye)被(bei)稱作PN/A工(gong)藝(yi)。在這過程(cheng)中，大約89%的(de)(de)無(wu)機(ji)氮(dan)(dan)(dan)都(dou)將(jiang)被(bei)轉(zhuan)化產生(sheng)氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)，另外11%的(de)(de)無(wu)機(ji)氮(dan)(dan)(dan)被(bei)轉(zhuan)化為(wei)硝酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)氮(dan)(dan)(dan)，與傳統硝化反硝化工(gong)藝(yi)相比，厭氧(yang)氨(an)氧(yang)化工(gong)藝(yi)有著巨大的(de)(de)技術優勢，其曝(pu)氣(qi)能耗只有傳統工(gong)藝(yi)的(de)(de)55-60%;

該(gai)工藝幾乎無(wu)需碳源，如果為了去(qu)除硝(xiao)酸鹽產(chan)物需要在厭(yan)氧氨氧化過(guo)程中投(tou)加(jia)碳源，其投(tou)加(jia)量(liang)也比傳(chuan)統工藝中碳源投(tou)加(jia)量(liang)降低90%;

厭氧(yang)氨氧(yang)化(hua)工(gong)藝可以(yi)減少45%堿度消耗(hao)量(liang)。同時，厭氧(yang)氨氧(yang)化(hua)工(gong)藝的污(wu)泥產量(liang)也(ye)遠低于傳統脫氮(dan)工(gong)藝，這將顯著降低剩余污(wu)泥的處理和處置成本。

短程(cheng)硝(xiao)化反(fan)硝(xiao)化與厭氧氨氧化的(de)異同(tong)點

影響因(yin)素的共同點

短程硝(xiao)化(hua)(hua)反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)與厭氧氨氧化(hua)(hua)的(de)共同(tong)點就是(shi)(shi)短程硝(xiao)化(hua)(hua)，所以短程硝(xiao)化(hua)(hua)的(de)影響因(yin)素是(shi)(shi)兩者相同(tong)的(de)地方。

1、溫(wen)度的影響(xiang)(xiang)溫(wen)度對微生物影響(xiang)(xiang)很大。亞硝酸(suan)菌和硝酸(suan)菌的最適宜(yi)溫(wen)度不相同，可以通過調節(jie)溫(wen)度抑(yi)制(zhi)硝酸(suan)菌的生長(chang)而不抑(yi)制(zhi)亞硝酸(suan)菌的方法，來實(shi)現(xian)短程硝化(hua)(hua)(hua)反(fan)硝化(hua)(hua)(hua)過程。國內(nei)的高大文研究表(biao)明：只有當反(fan)應(ying)器溫(wen)度超過28℃時，短程硝化(hua)(hua)(hua)反(fan)硝化(hua)(hua)(hua)過程才(cai)能較穩定地進(jin)行。

2、pH值的(de)影響pH較低時(shi)，水中較多的(de)是氨離子和亞(ya)硝(xiao)酸(suan)(suan)，這有利于硝(xiao)化過程的(de)進行，此時(shi)無亞(ya)硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽的(de)積累；而當pH較高時(shi)，可以積累亞(ya)硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽。因此合適的(de)pH環境(jing)有利于亞(ya)硝(xiao)化菌的(de)生長(chang)。

pH對游離(li)氨濃度也產生影響(xiang)，進而也會影響(xiang)亞(ya)硝(xiao)酸菌的(de)(de)活性，研究表(biao)明：亞(ya)硝(xiao)化菌的(de)(de)適(shi)宜pH值在(zai)8.0附近，硝(xiao)化菌的(de)(de)pH值在(zai)7.0附近。因(yin)此，實現(xian)亞(ya)硝(xiao)化菌的(de)(de)積累的(de)(de)pH值最好(hao)在(zai)8.0左右(you)。

3、溶解(jie)氧(yang)（DO）的(de)影響DO對控制亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)鹽的(de)積累起著至關重(zhong)要(yao)的(de)作用。亞(ya)硝(xiao)(xiao)化(hua)反(fan)應(ying)(ying)和(he)硝(xiao)(xiao)化(hua)反(fan)應(ying)(ying)均(jun)是好氧(yang)過(guo)(guo)程(cheng)，而(er)亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)菌和(he)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)菌又存在動力(li)(li)學特(te)征(zheng)的(de)差異：低DO條件下(xia)亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)菌對DO的(de)親和(he)力(li)(li)比硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)菌強。可以通過(guo)(guo)控制DO使(shi)硝(xiao)(xiao)化(hua)過(guo)(guo)程(cheng)只進行到氨氮氧(yang)化(hua)為亞(ya)硝(xiao)(xiao)態(tai)氮階段(duan)，從而(er)淘(tao)汰硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)菌，達到短程(cheng)硝(xiao)(xiao)化(hua)的(de)目的(de)。

4、泥齡的(de)影響氨氮的(de)硝(xiao)(xiao)化速(su)率比亞(ya)硝(xiao)(xiao)態(tai)氮的(de)氧化速(su)率快，而亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸菌的(de)世代周期比硝(xiao)(xiao)化菌的(de)世代周期短，因此可以通過控制HRT使泥齡在亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸菌和硝(xiao)(xiao)酸菌的(de)最小停留時間(jian)(jian)之間(jian)(jian)，使亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸菌成(cheng)為優勢菌種，逐步淘汰硝(xiao)(xiao)酸菌。

影響因(yin)素的(de)不同(tong)點

污水中含有的COD 有助(zhu)于異(yi)養反硝化菌的生長(chang)并對Anammox 過(guo)程形成抑制，只有當COD 被前者消(xiao)耗至較(jiao)低水平時Anammox 過(guo)程才(cai)有可能占(zhan)主導。

這(zhe)一問(wen)題在高強(qiang)度城市污水的處理中尤為突出。Winkler等(deng)通(tong)過研究指(zhi)出，在25℃環境下(xia)，如果(guo)原水的C/N ＜ 0.5，則(ze)Anammox 與異養反硝化過程可以和諧(xie)共存(cun)，不會(hui)導(dao)致脫氮效果(guo)下(xia)降(jiang)。

而(er)反硝(xiao)化(hua)必須(xu)有碳(tan)(tan)源的存在(zai)，并(bing)且需(xu)要(yao)控(kong)制CN比2-4（短程(cheng)硝(xiao)化(hua)反硝(xiao)化(hua)），所(suo)以(yi)，碳(tan)(tan)源對(dui)于這(zhe)兩來說是最大的不(bu)同點(dian)！

環境(jing)的異同點

厭氧(yang)氨(an)(an)氧(yang)化(hua)(hua)與短程硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)中的(de)(de)反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)都(dou)是缺氧(yang)環(huan)(huan)境，這一點小(xiao)伙伴(ban)要(yao)注意(yi)，厭氧(yang)氨(an)(an)氧(yang)化(hua)(hua)也是缺氧(yang)環(huan)(huan)境（亞硝(xiao)(xiao)酸鹽環(huan)(huan)境），只不(bu)過(guo)開(kai)始取名的(de)(de)時候不(bu)知(zhi)道其(qi)原理，而導致(zhi)的(de)(de)誤區！

兩者(zhe)缺(que)氧(yang)(yang)環(huan)境中ORP（氧(yang)(yang)化還原電位）控制是(shi)不(bu)(bu)同(tong)的(de)，因(yin)為有(you)碳源的(de)要求的(de)不(bu)(bu)同(tong)，加上亞硝(xiao)酸鹽(yan)的(de)氧(yang)(yang)化和(he)還原性(xing)的(de)兩面性(xing)，短程硝(xiao)化反硝(xiao)化的(de)反硝(xiao)化池(chi)ORP控制比厭氧(yang)(yang)氨(an)氧(yang)(yang)化低很多，這(zhe)是(shi)兩者(zhe)缺(que)氧(yang)(yang)環(huan)境的(de)不(bu)(bu)同(tong)。

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