同时硝化反硝化的理论和实践

同时硝化反硝化的理论和实践c©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net同时硝化反硝化的理论和实践1)吕锡武(东南大学环境工程系,南京,210096)摘要对同时硝化反硝化从物理学、微生物学和生物化学的角度做了理论分析,并对亚硝酸盐氮的同时硝化反硝化过程的影响因素进行了探讨,提出了今后的研究方向.关键词:同时硝化反硝化,亚硝酸盐,氨氮,中间产物.硝化过程是氨通过亚硝酸盐向硝酸盐的自养型转换,主要是由化能无机营养菌———硝化细菌完成的;反硝化过程则被认为是在严格的厌氧条件下完成的[1].近年来,发现许多异养微生物也能硝化有机氮和无机氮化合物,异养硝化过程对自然界中氨的硝化能起很大的贡献,甚至在许多微生态系统中异氧菌的作用超过自氧菌[2].与自氧菌相比,异氧硝化菌通常倾向于快速增长且有较高的产率,可容忍低一些的溶解氧(DO)浓度和酸性环境,喜欢较高的C/N比[3].一般来讲,在反硝化过程中,硝酸盐和亚硝酸盐在呼吸电子传递链中被用作电子受体,其方式与氧相同,只是对代谢系统(如对酶)稍有不同.最初,反硝化被认为是严格的厌氧过程,因为反硝化菌作为兼性需氧菌,优先使用溶解氧(DO)呼吸(甚至在DO浓度低达011mg·l-1时也如此).这一特点阻止了使用硝酸盐和亚硝酸盐在有氧条件下作为最终电子受体.然而,某些种类的细菌能够好氧反硝化[4],与厌氧反硝化细菌相比,好氧反硝化菌倾向于:(1)反硝化速率慢一些;(2)随着好氧/厌氧周期的变化,对小生态环境的适应性好一些;(3)喜好某些特定基质如甲醇[2].近十余年来,在不少污水处理工艺的实际运行中发现了同时硝化反硝化(也称同步硝化反硝化)现象.例如,间歇曝气反应器[3],SBR反应器[5],Orbal氧化沟[6],单沟氧化渠[7]等反应器中均发现了好氧状态下高达30%的总氮损失,这些氮的去除是在氧、亚硝酸盐和硝酸盐同时存在条件下发生的.所谓同时硝化反硝化现象(SND),就是硝化反应和反硝化反应在同一反应器中、相同操作条件下同时发生.这一现象与传统脱氮理论明显有所违背.根据传统理论,首先含氮有机物被异养微生物分解转化为氨,然后通过自养型硝化细菌将其氧化为硝酸盐,最后再由反硝化细菌将硝酸盐还原为氮气,完