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厌氧氨氧化与短程硝化反硝化的区别！
来源：永利yl23455环保 发布时间：2021-01-06
厌氧氨氧化与短程硝化反硝化的区别 ，很多小伙伴容易搞混 ，本文从两个工艺本身的原理出发写一写两个工艺的异同点！
一 短程硝化反硝化
生物脱氮包括硝化和反硝化两个反应过程 ，*步是由亚硝化菌将NH4+-N氧化为NO2--N的亚硝化过程；第二步是由硝化菌将NO2--N氧化为氧化为NO3--N的过程；然后通过反硝化作用将产生的NO3—N经由NO2--N转化为N2 ，NO2--N是硝化和反硝化过程的中间产物 。1975年Voets等在处理高浓度氨氮废水的研究中 ，发现了硝化过程中NO2--N积累的现象 ，*次提出了短程硝化反硝化脱氮的概念 。如下图所示 。
比较两种途径 ，很明显 ，短程硝化反硝化比全程硝化反硝化减少了NO2-、NO3-和NO3- 、NO2-两步反应 ，这使得短程硝化反硝化生物脱氮具有以下优点：
1、可节约供氧量25% 。节省了NO2-氧化为NO3-的好氧量 。
2、在反硝化阶段可以节省碳源40% 。在C/N比一定的情况下提高了TN的去除率 。并可以节省投碱量 。
3、由于亚硝化菌世代周期比硝化菌短 ，控制在亚硝化阶段可以提高硝化反应速度和微生物的浓度 ，缩短硝化反应的时间 ，而由于水力停留时间比较短 ，可以减少反应器的容积 ，节省基建投资 ，一般情况下可以使反应器的容积减少30%~40% 。
4、短程硝化反硝化反应过程在硝化过程中可以减少产泥25%~34% ，在反硝化过程中可以减少产泥约50% 。 由于以上的优点 ，使得短程硝化-反硝化反应尤其适应于低C/N比的废水 ，即高氨氮低COD ，既节省动力费用又可以节省补充的碳源的费用 ，所以该工艺在煤化工废水方面非�？尚� 。
二 厌氧氨氧化
本文说的厌氧氨氧化是目前的主流的应用的工艺流程（彭永臻院士的短程反硝化暂时不介绍） 。Anammox是在无氧条件下 ，以氨为电子供体、亚硝酸为电子受体 ，产生氮气和硝酸的生物反应 。Anammox包括两个过程：一是分解（产能）代谢 ，即以氨为电子供体 ，亚硝酸盐为电子受体 ，两者以1:1的比例反应生成氮气 ，并把产生的能量以ATP的形式储存起来；二是合成代谢 ，即以亚硝酸盐为电子受体提供还原力 ，利用碳源二氧化碳以及分解代谢产生的ATP合成细胞物质 ，并在这一过程中产生硝酸盐 。厌氧氨氧化菌 (Anaerobic ammonia oxidation bacteria, AnAOB) 是厌氧氨氧化的实施者 。
厌氧氨氧化的发生进程主要分为两大步：“*个过程是部分亚硝化(Partial Nitritation) ，在这个过程中只有大约55%的氨氮需要转化为亚硝酸盐氮;第二个过程是厌氧氨氧化(Anammox) ，氨氮在厌氧条件下 ，被亚硝酸氮作为电子受体 ，氧化成氮气 。因此它也被称作PN/A工艺 。
在这过程中 ，大约89%的无机氮都将被转化产生氮气 ，另外11%的无机氮被转化为硝酸盐氮 ，与传统硝化反硝化工艺相比 ，厌氧氨氧化工艺有着巨大的技术优势 ，其曝气能耗只有传统工艺的55-60%;该工艺几乎无需碳源 ，如果为了去除硝酸盐产物需要在厌氧氨氧化过程中投加碳源 ，其投加量也比传统工艺中碳源投加量降低90%;厌氧氨氧化工艺可以减少45%碱度消耗量 。同时 ，厌氧氨氧化工艺的污泥产量也远低于传统脱氮工艺 ，这将显著降低剩余污泥的处理和处置成本 。
三 短程硝化反硝化与厌氧氨氧化的异同点
1、影响因素的共同点
短程硝化反硝化与厌氧氨氧化的共同点就是短程硝化 ，所以短程硝化的影响因素是两者相同的地方 。
1.1、温度的影响 温度对微生物影响很大 。亚硝酸菌和硝酸菌的*适宜温度不相同 ，可以通过调节温度抑制硝酸菌的生长而不抑制亚硝酸菌的方法 ，来实现短程硝化反硝化过程 。国内的高大文研究表明：只有当反应器温度超过28℃时 ，短程硝化反硝化过程才能较稳定地进行 。
1.2、pH值的影响 pH较低时 ，水中较多的是氨离子和亚硝酸 ，这有利于硝化过程的进行 ，此时无亚硝酸盐的积累；而当pH较高时 ，可以积累亚硝酸盐 。因此合适的pH环境有利于亚硝化菌的生长 。pH对游离氨浓度也产生影响 ，进而也会影响亚硝酸菌的活性 ，研究表明：亚硝化菌的适宜pH值在8.0附近 ，硝化菌的pH值在7.0附近 。因此 ，实现亚硝化菌的积累的pH值*好在8.0左右 。
1.3、溶解氧（DO）的影响DO对控制亚硝酸盐的积累起着至关重要的作用 。亚硝化反应和硝化反应均是好氧过程 ，而亚硝酸菌和硝酸菌又存在动力学特征的差异：低DO条件下亚硝酸菌对DO的亲和力比硝酸菌强 �？梢酝ü刂艱O使硝化过程只进行到氨氮氧化为亚硝态氮阶段 ，从而淘汰硝酸菌 ，达到短程硝化的目的 。
1.4、泥龄的影响氨氮的硝化速率比亚硝态氮的氧化速率快 ，而亚硝酸菌的世代周期比硝化菌的世代周期短 ，因此可以通过控制HRT使泥龄在亚硝酸菌和硝酸菌的*小停留时间之间 ，使亚硝酸菌成为优势菌种 ，逐步淘汰硝酸菌 。
2、影响因素的不同点
污水中含有的COD 有助于异养反硝化菌的生长并对Anammox 过程形成抑制 ，只有当COD 被前者消耗至较低水平时Anammox 过程才有可能占主导 。这一问题在高强度城市污水的处理中尤为突出 。Winkler等通过研究指出 ，在25℃环境下 ，如果原水的C/N ＜0.5 ，则Anammox 与异养反硝化过程可以和谐共存 ，不会导致脱氮效果下降 。而反硝化必须有碳源的存在 ，并且需要控制CN比2-4（短程硝化反硝化） ，所以 ，碳源对于这两来说是*大的不同点！
3、环境的异同点
厌氧氨氧化与短程硝化反硝化中的反硝化都是缺氧环境 ，这一点小伙伴要注意 ，厌氧氨氧化也是缺氧环境（亚硝酸盐环境） ，只不过开始取名的时候不知道其原理 ，而导致的误区！两者缺氧环境中ORP（氧化还原电位）控制是不同的 ，因为有碳源的要求的不同 ，加上亚硝酸盐的氧化和还原性的两面性 ，短程硝化反硝化的反硝化池ORP控制比厌氧氨氧化低很多 ，这是两者缺氧环境的不同 。
一 短程硝化反硝化
生物脱氮包括硝化和反硝化两个反应过程 ，*步是由亚硝化菌将NH4+-N氧化为NO2--N的亚硝化过程；第二步是由硝化菌将NO2--N氧化为氧化为NO3--N的过程；然后通过反硝化作用将产生的NO3—N经由NO2--N转化为N2 ，NO2--N是硝化和反硝化过程的中间产物 。1975年Voets等在处理高浓度氨氮废水的研究中 ，发现了硝化过程中NO2--N积累的现象 ，*次提出了短程硝化反硝化脱氮的概念 。如下图所示 。
比较两种途径 ，很明显 ，短程硝化反硝化比全程硝化反硝化减少了NO2-、NO3-和NO3- 、NO2-两步反应 ，这使得短程硝化反硝化生物脱氮具有以下优点：
1、可节约供氧量25% 。节省了NO2-氧化为NO3-的好氧量 。
2、在反硝化阶段可以节省碳源40% 。在C/N比一定的情况下提高了TN的去除率 。并可以节省投碱量 。
3、由于亚硝化菌世代周期比硝化菌短 ，控制在亚硝化阶段可以提高硝化反应速度和微生物的浓度 ，缩短硝化反应的时间 ，而由于水力停留时间比较短 ，可以减少反应器的容积 ，节省基建投资 ，一般情况下可以使反应器的容积减少30%~40% 。
4、短程硝化反硝化反应过程在硝化过程中可以减少产泥25%~34% ，在反硝化过程中可以减少产泥约50% 。 由于以上的优点 ，使得短程硝化-反硝化反应尤其适应于低C/N比的废水 ，即高氨氮低COD ，既节省动力费用又可以节省补充的碳源的费用 ，所以该工艺在煤化工废水方面非�？尚� 。
二 厌氧氨氧化
本文说的厌氧氨氧化是目前的主流的应用的工艺流程（彭永臻院士的短程反硝化暂时不介绍） 。Anammox是在无氧条件下 ，以氨为电子供体、亚硝酸为电子受体 ，产生氮气和硝酸的生物反应 。Anammox包括两个过程：一是分解（产能）代谢 ，即以氨为电子供体 ，亚硝酸盐为电子受体 ，两者以1:1的比例反应生成氮气 ，并把产生的能量以ATP的形式储存起来；二是合成代谢 ，即以亚硝酸盐为电子受体提供还原力 ，利用碳源二氧化碳以及分解代谢产生的ATP合成细胞物质 ，并在这一过程中产生硝酸盐 。厌氧氨氧化菌 (Anaerobic ammonia oxidation bacteria, AnAOB) 是厌氧氨氧化的实施者 。
厌氧氨氧化的发生进程主要分为两大步：“*个过程是部分亚硝化(Partial Nitritation) ，在这个过程中只有大约55%的氨氮需要转化为亚硝酸盐氮;第二个过程是厌氧氨氧化(Anammox) ，氨氮在厌氧条件下 ，被亚硝酸氮作为电子受体 ，氧化成氮气 。因此它也被称作PN/A工艺 。
在这过程中 ，大约89%的无机氮都将被转化产生氮气 ，另外11%的无机氮被转化为硝酸盐氮 ，与传统硝化反硝化工艺相比 ，厌氧氨氧化工艺有着巨大的技术优势 ，其曝气能耗只有传统工艺的55-60%;该工艺几乎无需碳源 ，如果为了去除硝酸盐产物需要在厌氧氨氧化过程中投加碳源 ，其投加量也比传统工艺中碳源投加量降低90%;厌氧氨氧化工艺可以减少45%碱度消耗量 。同时 ，厌氧氨氧化工艺的污泥产量也远低于传统脱氮工艺 ，这将显著降低剩余污泥的处理和处置成本 。
三 短程硝化反硝化与厌氧氨氧化的异同点
1、影响因素的共同点
短程硝化反硝化与厌氧氨氧化的共同点就是短程硝化 ，所以短程硝化的影响因素是两者相同的地方 。
1.1、温度的影响 温度对微生物影响很大 。亚硝酸菌和硝酸菌的*适宜温度不相同 ，可以通过调节温度抑制硝酸菌的生长而不抑制亚硝酸菌的方法 ，来实现短程硝化反硝化过程 。国内的高大文研究表明：只有当反应器温度超过28℃时 ，短程硝化反硝化过程才能较稳定地进行 。
1.2、pH值的影响 pH较低时 ，水中较多的是氨离子和亚硝酸 ，这有利于硝化过程的进行 ，此时无亚硝酸盐的积累；而当pH较高时 ，可以积累亚硝酸盐 。因此合适的pH环境有利于亚硝化菌的生长 。pH对游离氨浓度也产生影响 ，进而也会影响亚硝酸菌的活性 ，研究表明：亚硝化菌的适宜pH值在8.0附近 ，硝化菌的pH值在7.0附近 。因此 ，实现亚硝化菌的积累的pH值*好在8.0左右 。
1.3、溶解氧（DO）的影响DO对控制亚硝酸盐的积累起着至关重要的作用 。亚硝化反应和硝化反应均是好氧过程 ，而亚硝酸菌和硝酸菌又存在动力学特征的差异：低DO条件下亚硝酸菌对DO的亲和力比硝酸菌强 �？梢酝ü刂艱O使硝化过程只进行到氨氮氧化为亚硝态氮阶段 ，从而淘汰硝酸菌 ，达到短程硝化的目的 。
1.4、泥龄的影响氨氮的硝化速率比亚硝态氮的氧化速率快 ，而亚硝酸菌的世代周期比硝化菌的世代周期短 ，因此可以通过控制HRT使泥龄在亚硝酸菌和硝酸菌的*小停留时间之间 ，使亚硝酸菌成为优势菌种 ，逐步淘汰硝酸菌 。
2、影响因素的不同点
污水中含有的COD 有助于异养反硝化菌的生长并对Anammox 过程形成抑制 ，只有当COD 被前者消耗至较低水平时Anammox 过程才有可能占主导 。这一问题在高强度城市污水的处理中尤为突出 。Winkler等通过研究指出 ，在25℃环境下 ，如果原水的C/N ＜0.5 ，则Anammox 与异养反硝化过程可以和谐共存 ，不会导致脱氮效果下降 。而反硝化必须有碳源的存在 ，并且需要控制CN比2-4（短程硝化反硝化） ，所以 ，碳源对于这两来说是*大的不同点！
3、环境的异同点
厌氧氨氧化与短程硝化反硝化中的反硝化都是缺氧环境 ，这一点小伙伴要注意 ，厌氧氨氧化也是缺氧环境（亚硝酸盐环境） ，只不过开始取名的时候不知道其原理 ，而导致的误区！两者缺氧环境中ORP（氧化还原电位）控制是不同的 ，因为有碳源的要求的不同 ，加上亚硝酸盐的氧化和还原性的两面性 ，短程硝化反硝化的反硝化池ORP控制比厌氧氨氧化低很多 ，这是两者缺氧环境的不同 。
