傳統(tǒng)的生物脫氮方法在廢水脫氮中起著一定的作用，但仍存在許多問題。氨氮總硝化需要大量氧氣，增加了電耗;C/N比低的廢水需要有機(jī)物碳源;工藝流程長，面積大，基建投資高

近年來，在生物脫氮領(lǐng)域出現(xiàn)了許多新工藝，包括同步硝化反硝化、短程硝化反硝化、厭氧氨氧化和自養(yǎng)脫氮。

1、同步硝化反硝化(SND)

自20世紀(jì)80年代以來，研究人員已經(jīng)觀察到，在沒有明顯缺氧或厭氧相的活性污泥法過程中，大量氮的非同化損失，即在反硝化過程中存在氧氣，而在硝化過程中存在低氧氣。 在這些系統(tǒng)中，硝化和反硝化往往發(fā)生在相同的條件下或在相同的處理空間。 這種現(xiàn)象被稱為同步硝化反硝化(snd) ，一些研究者也將這種反硝化過程稱為好氧反硝化。

工藝微生物學(xué)家在純種培養(yǎng)的研究中發(fā)現(xiàn)，硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌有非常復(fù)雜的生理多樣性，如：Roberton和Lloyd等證明許多反硝化細(xì)菌在好氧條件下能進(jìn)行反硝化;Castingnetti證明許多異養(yǎng)菌能進(jìn)行硝化。這些新發(fā)現(xiàn)使得同時(shí)硝化反硝化成為可能，并奠定了SND生物脫氮的理論基礎(chǔ)。硝化與反硝化的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)平衡控制是同步硝化反硝化技術(shù)的關(guān)鍵。

與傳統(tǒng)工藝相比，該工藝具有明顯的優(yōu)點(diǎn): (1)節(jié)省了反應(yīng)器容積和結(jié)構(gòu)面積，減少了投資; (2)在一定程度上避免了 no2氧化為 no3和 no2還原為 no2的過程，縮短了反應(yīng)時(shí)間，節(jié)約了反應(yīng)時(shí)間和有機(jī)碳。 (3)反硝化的堿性可以彌補(bǔ)硝化的堿性消耗，簡化 ph 調(diào)節(jié)，降低運(yùn)行成本。 Mbbr 是一種典型的同步硝化反硝化過程。

采用MBBR工藝的原理是通過添加一定數(shù)量的懸浮載體來提高反應(yīng)器的處理效率，以提高反應(yīng)器中的生物量和生物種類。由于填料密度接近水，曝氣時(shí)與水完全混合，微生物生長的環(huán)境為氣，液，固三相..載流子在水中的碰撞和剪切，使空氣氣泡更小，增加氧氣的利用率..此外，每個(gè)載體內(nèi)外都有不同的生物種類，內(nèi)部生長了一些厭氧菌或兼性細(xì)菌，外部很好地培養(yǎng)細(xì)菌，使每個(gè)載體都是一個(gè)微反應(yīng)器，使硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)同時(shí)存在，從而提高了處理效果。

2. 短程硝化反硝化(sharon)

1975年，voets等人發(fā)現(xiàn)硝化過程中亞硝酸鹽積累現(xiàn)象，首次提出短程硝化反硝化生物反硝化的概念。1986年，sutherson等人。證實(shí)了它的可行性。國內(nèi)外研究表明，與傳統(tǒng)硝化反硝化相比，短程硝化反硝化可減少約25%的需氧量和能耗;節(jié)省反硝化階段所需的有機(jī)碳源，降低運(yùn)行成本;縮短HRT，減少反應(yīng)器容積和占地面積;減少污泥產(chǎn)量;降低硝化產(chǎn)生的酸度可部分中和反硝化產(chǎn)生的堿度。

因此，對于許多低C/N比廢水，目前典型的工藝有硝化細(xì)菌和固定化微生物單級(jí)生物脫氮工藝，單反應(yīng)器通過亞硝酸鹽去除氨氮(Sharon)工藝。

夏倫工藝是荷蘭代爾夫特理工大學(xué)開發(fā)的一種新型脫氮工藝..其基本原理是利用氨氧化細(xì)菌在好氧條件下在同一反應(yīng)器中將氨氮氧化為亞硝酸鹽氮，然后在缺氧條件下將亞硝酸鹽氮脫氧到N2，利用有機(jī)物作為電子供體..控制亞硝酸鹽階段的氨氧化是過程的關(guān)鍵。

SHARON工藝是成功的：



(1) 溫度是提高硝化細(xì)菌競爭能力的重要因素;

(2)利用污泥停留時(shí)間(srt)和水力滯留時(shí)間(hrt)的同一性，在無污泥回流的條件下，可控制污泥停留時(shí)間長于亞硝酸菌的生成時(shí)間，短于硝酸菌的生成時(shí)間，實(shí)現(xiàn)硝酸菌的“洗滌” ，使反應(yīng)器主要用于亞硝酸菌;

(3)控制較高的pH值不僅能抑制硝酸細(xì)菌，而且消除游離亞硝酸鹽(FNA)對亞硝酸鹽細(xì)菌的抑制。

1998年，荷蘭已投入運(yùn)行這樣的污水處理廠。

莎倫法雖然采用好氧/缺氧間歇運(yùn)行方式，取得了良好的效果，但不能保證出水中氨氮濃度較低。該工藝更適合于高濃度氨氮廢水的預(yù)處理或旁路處理。

3.厭氧氨氧化工藝

1994年，Kuenen等人。發(fā)現(xiàn)一些細(xì)菌在硝化反硝化反應(yīng)中可以以硝酸鹽或亞硝酸鹽作為電子受體將氨氮氧化為N2和氣態(tài)氮化物。1995年，Mulder等人。發(fā)現(xiàn)氨氮在厭氧條件下會(huì)消失，氨氮的消失與硝酸鹽的消耗呈正相關(guān)。很快，范德格拉夫等人。進(jìn)一步證實(shí)了該過程是微生物的反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明亞硝基氮是一種更關(guān)鍵的電子受體。因此，anammox的完整定義可以定義為在厭氧條件下，以氨氮為電子供體，亞硝基氮為電子受體，將其轉(zhuǎn)化為NZ的微生物反應(yīng)過程。

ANAMMOX過程主要使用流化床反應(yīng)器，因?yàn)樗侵苯邮褂冒弊鳛殡娮庸w，沒有氧氣，沒有外部的有機(jī)碳源，以保持反硝化的厭氧條件下，無需增加額外的酸中和劑，這是降低了能量消耗和操作成本。也避免了由于添加中和劑可以造成二次污染。

由于NH3-n和NO2-n同時(shí)存在于反應(yīng)器中，因此厭氧氨氧化工藝與預(yù)硝化工藝相結(jié)合是非常必要的。此外，硝化過程只需將部分NH3-n氧化為NO2-n..據(jù)此，荷蘭德爾福特理工大學(xué)研發(fā)了SHARON-ANAMMOX聯(lián)合工藝，將SHARON反應(yīng)器出水作為ANAMMOX反應(yīng)器的進(jìn)水，具有耗氧量低、污泥產(chǎn)生量低、不需要額外的有機(jī)碳源等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用前景，已成為生物脫氮領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

4. 自養(yǎng)脫氨(佳能)

與其他工藝相比，整個(gè)自養(yǎng)氮系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)如下：

(1)無需添加有機(jī)碳源。 因此，處理低 c / n 比的廢水可節(jié)約大量能源

(2) 不需要提供亞硝態(tài)氮。高氨氮廢水可直接進(jìn)入反應(yīng)器;

(3)系統(tǒng)雖然要求限氧，但對厭氧的要求并不嚴(yán)格，因此在實(shí)際操作中氧的控制比較容易。 目前，自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)的處理能力仍然很低，機(jī)理尚不清楚，但接種體容易大量生長，接種的硝化污泥容易在活性污泥法中產(chǎn)生，說明該系統(tǒng)可以應(yīng)用于工程實(shí)踐。 限氧自養(yǎng)硝化反硝化(oland)工藝是一種典型的自養(yǎng)脫氮工藝。

Kuai等人提出了Oland工藝，該工藝的關(guān)鍵是控制活性污泥反應(yīng)器中的溶解氧，使硝化過程只進(jìn)行到氨氮氧化至亞硝酸鹽階段。由于缺乏電子受體，NH3-N氧化產(chǎn)生的NO2-n氧化未反應(yīng)NH3-N形成N2。反應(yīng)機(jī)理是亞硝酸鹽菌(Nitrosomonas)催化的NO2的異化反應(yīng)..

有研究表明，亞硝酸鹽的細(xì)菌和硝酸菌對氧的親和力不同，氧飽和度恒定亞硝酸鹽的細(xì)菌通常是0.2?0.4mg的/ L，硝酸1.2-1.5mg / L的細(xì)菌，在低DO條件下，亞硝酸鹽的細(xì)菌硝酸細(xì)菌的生長率降低，但比細(xì)菌亞硝酸鹽硝酸鹽的細(xì)菌減少得更快，亞硝酸菌導(dǎo)致細(xì)菌在硝酸鹽的生長速度，對生物膜細(xì)菌體亞硝酸菌，亞硝酸鹽氮出現(xiàn)堆積。 OLAND工藝不同的是，以消除亞硝酸鹽的大量積累，使用這些2種類型的動(dòng)力學(xué)菌，硝酸菌的。但到目前為止，還不清楚這些微生物種群和反硝化菌是否正常有關(guān)。

OLAND工藝是在低DO濃度下維持亞硝酸鹽的積累，但活性污泥易分解和絲狀膨脹。因此，低do對活性污泥沉降和污泥膨脹的影響有待進(jìn)一步研究。