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厭氧氨氧化與短程硝化反硝化的區別！
來源：科柏盛環保 發布時間：2021-01-06
厭氧氨氧化與短程硝化反硝化的區別，很多小伙伴容易搞混，本文從兩個工藝本身的原理出發寫一寫兩個工藝的異同點！
一 短程硝化反硝化
生物脫氮包括硝化和反硝化兩個反應過程，*步是由亞硝化菌將NH4+-N氧化為NO2--N的亞硝化過程；第二步是由硝化菌將NO2--N氧化為氧化為NO3--N的過程；然后通過反硝化作用將產生的NO3—N經由NO2--N轉化為N2，NO2--N是硝化和反硝化過程的中間產物。1975年Voets等在處理高濃度氨氮廢水的研究中，發現了硝化過程中NO2--N積累的現象，*次提出了短程硝化反硝化脫氮的概念。如下圖所示。
比較兩種途徑，很明顯，短程硝化反硝化比全程硝化反硝化減少了NO2-、NO3-和NO3- 、NO2-兩步反應，這使得短程硝化反硝化生物脫氮具有以下優點：
1、可節約供氧量25%。節省了NO2-氧化為NO3-的好氧量。
2、在反硝化階段可以節省碳源40%。在C/N比一定的情況下提高了TN的去除率。并可以節省投堿量。
3、由于亞硝化菌世代周期比硝化菌短，控制在亞硝化階段可以提高硝化反應速度和微生物的濃度，縮短硝化反應的時間，而由于水力停留時間比較短，可以減少反應器的容積，節省基建投資，一般情況下可以使反應器的容積減少30%~40%。
4、短程硝化反硝化反應過程在硝化過程中可以減少產泥25%~34%，在反硝化過程中可以減少產泥約50%。 由于以上的優點，使得短程硝化-反硝化反應尤其適應于低C/N比的廢水，即高氨氮低COD，既節省動力費用又可以節省補充的碳源的費用，所以該工藝在煤化工廢水方面非�？尚�。
二 厭氧氨氧化
本文說的厭氧氨氧化是目前的主流的應用的工藝流程（彭永臻院士的短程反硝化暫時不介紹）。Anammox是在無氧條件下，以氨為電子供體、亞硝酸為電子受體，產生氮氣和硝酸的生物反應。Anammox包括兩個過程：一是分解（產能）代謝，即以氨為電子供體，亞硝酸鹽為電子受體，兩者以1:1的比例反應生成氮氣，并把產生的能量以ATP的形式儲存起來；二是合成代謝，即以亞硝酸鹽為電子受體提供還原力，利用碳源二氧化碳以及分解代謝產生的ATP合成細胞物質，并在這一過程中產生硝酸鹽。厭氧氨氧化菌 (Anaerobic ammonia oxidation bacteria, AnAOB) 是厭氧氨氧化的實施者。
厭氧氨氧化的發生進程主要分為兩大步：“*個過程是部分亞硝化(Partial Nitritation)，在這個過程中只有大約55%的氨氮需要轉化為亞硝酸鹽氮;第二個過程是厭氧氨氧化(Anammox)，氨氮在厭氧條件下，被亞硝酸氮作為電子受體，氧化成氮氣。因此它也被稱作PN/A工藝。
在這過程中，大約89%的無機氮都將被轉化產生氮氣，另外11%的無機氮被轉化為硝酸鹽氮，與傳統硝化反硝化工藝相比，厭氧氨氧化工藝有著巨大的技術優勢，其曝氣能耗只有傳統工藝的55-60%;該工藝幾乎無需碳源，如果為了去除硝酸鹽產物需要在厭氧氨氧化過程中投加碳源，其投加量也比傳統工藝中碳源投加量降低90%;厭氧氨氧化工藝可以減少45%堿度消耗量。同時，厭氧氨氧化工藝的污泥產量也遠低于傳統脫氮工藝，這將顯著降低剩余污泥的處理和處置成本。
三 短程硝化反硝化與厭氧氨氧化的異同點
1、影響因素的共同點
短程硝化反硝化與厭氧氨氧化的共同點就是短程硝化，所以短程硝化的影響因素是兩者相同的地方。
1.1、溫度的影響 溫度對微生物影響很大。亞硝酸菌和硝酸菌的*適宜溫度不相同，可以通過調節溫度抑制硝酸菌的生長而不抑制亞硝酸菌的方法，來實現短程硝化反硝化過程。國內的高大文研究表明：只有當反應器溫度超過28℃時，短程硝化反硝化過程才能較穩定地進行。
1.2、pH值的影響 pH較低時，水中較多的是氨離子和亞硝酸，這有利于硝化過程的進行，此時無亞硝酸鹽的積累；而當pH較高時，可以積累亞硝酸鹽。因此合適的pH環境有利于亞硝化菌的生長。pH對游離氨濃度也產生影響，進而也會影響亞硝酸菌的活性，研究表明：亞硝化菌的適宜pH值在8.0附近，硝化菌的pH值在7.0附近。因此，實現亞硝化菌的積累的pH值*好在8.0左右。
1.3、溶解氧（DO）的影響DO對控制亞硝酸鹽的積累起著至關重要的作用。亞硝化反應和硝化反應均是好氧過程，而亞硝酸菌和硝酸菌又存在動力學特征的差異：低DO條件下亞硝酸菌對DO的親和力比硝酸菌強�？梢酝ㄟ^控制DO使硝化過程只進行到氨氮氧化為亞硝態氮階段，從而淘汰硝酸菌，達到短程硝化的目的。
1.4、泥齡的影響氨氮的硝化速率比亞硝態氮的氧化速率快，而亞硝酸菌的世代周期比硝化菌的世代周期短，因此可以通過控制HRT使泥齡在亞硝酸菌和硝酸菌的*小停留時間之間，使亞硝酸菌成為優勢菌種，逐步淘汰硝酸菌。
2、影響因素的不同點
污水中含有的COD 有助于異養反硝化菌的生長并對Anammox 過程形成抑制，只有當COD 被前者消耗至較低水平時Anammox 過程才有可能占主導。這一問題在高強度城市污水的處理中尤為突出。Winkler等通過研究指出，在25℃環境下，如果原水的C/N ＜0.5，則Anammox 與異養反硝化過程可以和諧共存，不會導致脫氮效果下降。而反硝化必須有碳源的存在，并且需要控制CN比2-4（短程硝化反硝化），所以，碳源對于這兩來說是*大的不同點！
3、環境的異同點
厭氧氨氧化與短程硝化反硝化中的反硝化都是缺氧環境，這一點小伙伴要注意，厭氧氨氧化也是缺氧環境（亞硝酸鹽環境），只不過開始取名的時候不知道其原理，而導致的誤區！兩者缺氧環境中ORP（氧化還原電位）控制是不同的，因為有碳源的要求的不同，加上亞硝酸鹽的氧化和還原性的兩面性，短程硝化反硝化的反硝化池ORP控制比厭氧氨氧化低很多，這是兩者缺氧環境的不同。
一 短程硝化反硝化
生物脫氮包括硝化和反硝化兩個反應過程，*步是由亞硝化菌將NH4+-N氧化為NO2--N的亞硝化過程；第二步是由硝化菌將NO2--N氧化為氧化為NO3--N的過程；然后通過反硝化作用將產生的NO3—N經由NO2--N轉化為N2，NO2--N是硝化和反硝化過程的中間產物。1975年Voets等在處理高濃度氨氮廢水的研究中，發現了硝化過程中NO2--N積累的現象，*次提出了短程硝化反硝化脫氮的概念。如下圖所示。
比較兩種途徑，很明顯，短程硝化反硝化比全程硝化反硝化減少了NO2-、NO3-和NO3- 、NO2-兩步反應，這使得短程硝化反硝化生物脫氮具有以下優點：
1、可節約供氧量25%。節省了NO2-氧化為NO3-的好氧量。
2、在反硝化階段可以節省碳源40%。在C/N比一定的情況下提高了TN的去除率。并可以節省投堿量。
3、由于亞硝化菌世代周期比硝化菌短，控制在亞硝化階段可以提高硝化反應速度和微生物的濃度，縮短硝化反應的時間，而由于水力停留時間比較短，可以減少反應器的容積，節省基建投資，一般情況下可以使反應器的容積減少30%~40%。
4、短程硝化反硝化反應過程在硝化過程中可以減少產泥25%~34%，在反硝化過程中可以減少產泥約50%。 由于以上的優點，使得短程硝化-反硝化反應尤其適應于低C/N比的廢水，即高氨氮低COD，既節省動力費用又可以節省補充的碳源的費用，所以該工藝在煤化工廢水方面非�？尚�。
二 厭氧氨氧化
本文說的厭氧氨氧化是目前的主流的應用的工藝流程（彭永臻院士的短程反硝化暫時不介紹）。Anammox是在無氧條件下，以氨為電子供體、亞硝酸為電子受體，產生氮氣和硝酸的生物反應。Anammox包括兩個過程：一是分解（產能）代謝，即以氨為電子供體，亞硝酸鹽為電子受體，兩者以1:1的比例反應生成氮氣，并把產生的能量以ATP的形式儲存起來；二是合成代謝，即以亞硝酸鹽為電子受體提供還原力，利用碳源二氧化碳以及分解代謝產生的ATP合成細胞物質，并在這一過程中產生硝酸鹽。厭氧氨氧化菌 (Anaerobic ammonia oxidation bacteria, AnAOB) 是厭氧氨氧化的實施者。
厭氧氨氧化的發生進程主要分為兩大步：“*個過程是部分亞硝化(Partial Nitritation)，在這個過程中只有大約55%的氨氮需要轉化為亞硝酸鹽氮;第二個過程是厭氧氨氧化(Anammox)，氨氮在厭氧條件下，被亞硝酸氮作為電子受體，氧化成氮氣。因此它也被稱作PN/A工藝。
在這過程中，大約89%的無機氮都將被轉化產生氮氣，另外11%的無機氮被轉化為硝酸鹽氮，與傳統硝化反硝化工藝相比，厭氧氨氧化工藝有著巨大的技術優勢，其曝氣能耗只有傳統工藝的55-60%;該工藝幾乎無需碳源，如果為了去除硝酸鹽產物需要在厭氧氨氧化過程中投加碳源，其投加量也比傳統工藝中碳源投加量降低90%;厭氧氨氧化工藝可以減少45%堿度消耗量。同時，厭氧氨氧化工藝的污泥產量也遠低于傳統脫氮工藝，這將顯著降低剩余污泥的處理和處置成本。
三 短程硝化反硝化與厭氧氨氧化的異同點
1、影響因素的共同點
短程硝化反硝化與厭氧氨氧化的共同點就是短程硝化，所以短程硝化的影響因素是兩者相同的地方。
1.1、溫度的影響 溫度對微生物影響很大。亞硝酸菌和硝酸菌的*適宜溫度不相同，可以通過調節溫度抑制硝酸菌的生長而不抑制亞硝酸菌的方法，來實現短程硝化反硝化過程。國內的高大文研究表明：只有當反應器溫度超過28℃時，短程硝化反硝化過程才能較穩定地進行。
1.2、pH值的影響 pH較低時，水中較多的是氨離子和亞硝酸，這有利于硝化過程的進行，此時無亞硝酸鹽的積累；而當pH較高時，可以積累亞硝酸鹽。因此合適的pH環境有利于亞硝化菌的生長。pH對游離氨濃度也產生影響，進而也會影響亞硝酸菌的活性，研究表明：亞硝化菌的適宜pH值在8.0附近，硝化菌的pH值在7.0附近。因此，實現亞硝化菌的積累的pH值*好在8.0左右。
1.3、溶解氧（DO）的影響DO對控制亞硝酸鹽的積累起著至關重要的作用。亞硝化反應和硝化反應均是好氧過程，而亞硝酸菌和硝酸菌又存在動力學特征的差異：低DO條件下亞硝酸菌對DO的親和力比硝酸菌強�？梢酝ㄟ^控制DO使硝化過程只進行到氨氮氧化為亞硝態氮階段，從而淘汰硝酸菌，達到短程硝化的目的。
1.4、泥齡的影響氨氮的硝化速率比亞硝態氮的氧化速率快，而亞硝酸菌的世代周期比硝化菌的世代周期短，因此可以通過控制HRT使泥齡在亞硝酸菌和硝酸菌的*小停留時間之間，使亞硝酸菌成為優勢菌種，逐步淘汰硝酸菌。
2、影響因素的不同點
污水中含有的COD 有助于異養反硝化菌的生長并對Anammox 過程形成抑制，只有當COD 被前者消耗至較低水平時Anammox 過程才有可能占主導。這一問題在高強度城市污水的處理中尤為突出。Winkler等通過研究指出，在25℃環境下，如果原水的C/N ＜0.5，則Anammox 與異養反硝化過程可以和諧共存，不會導致脫氮效果下降。而反硝化必須有碳源的存在，并且需要控制CN比2-4（短程硝化反硝化），所以，碳源對于這兩來說是*大的不同點！
3、環境的異同點
厭氧氨氧化與短程硝化反硝化中的反硝化都是缺氧環境，這一點小伙伴要注意，厭氧氨氧化也是缺氧環境（亞硝酸鹽環境），只不過開始取名的時候不知道其原理，而導致的誤區！兩者缺氧環境中ORP（氧化還原電位）控制是不同的，因為有碳源的要求的不同，加上亞硝酸鹽的氧化和還原性的兩面性，短程硝化反硝化的反硝化池ORP控制比厭氧氨氧化低很多，這是兩者缺氧環境的不同。
