文章摘要：
中图分类号：X703 文献标识码：B 文章编号：1000-4602(2002)06-0029-03
在简捷硝化反硝化的两个主要反应步骤中，反硝化技术容易控制实现，因此硝化过程中稳定持久的获得NO2-N成为技术关键，实现硝化出水NO2-N高比例的控制技术也成为研究重点。目前能在一定时间内控制硝化处于亚硝酸阶段的途径有四种：①亚硝酸细菌
的纯种分离与固定化技术；②控制温度造成不同增长速率形成“分选压力”的SHA......
中图分类号：X703
文献标识码：B
文章编号：1000-4602(2002)06-0029-03
在简捷硝化反硝化的两个主要反应步骤中，反硝化技术容易控制实现，因此硝化过程中稳定持久的获得NO2-N成为技术关键，实现硝化出水NO2-N高比例的控制技术也成为研究重点。目前能在一定时间内控制硝化处于亚硝酸阶段的途径有四种：①亚硝酸细菌
的纯种分离与固定化技术；②控制温度造成不同增长速率形成“分选压力”的SHARON途径；③游离氨抑制硝酸细菌增长的选择性抑制途径；④控制硝化细菌基质造成两类细菌增长速率
不同的氧缺乏竞争途径。
1 纯种分离与固定化技术途径
该途径的机理是利用纯种分离后富集培养的亚硝酸细菌固定化，从而维持反应器内菌群为纯亚硝酸细菌或以亚硝酸细菌为主体，从而实现硝化出水中NO2-N的高比例。
利用固定化微生物技术强化生物脱氮是近10年来生物脱氮领域研究的热点之一，利用固定化载体海藻酸钠和聚乙烯醇(PVA)等将亚硝酸细菌包埋后固定化，装于特别设计的反应器内，可以实现稳定的亚硝酸型硝化，在与反硝化细菌混合包埋固定化的条件下可以实现同步硝化反硝化，日本已出现了处理能力为11300m3/d的工业化装置［1］。
亚硝酸细菌纯种分离后固定化可以获得稳定的NO2-N积累，在技术实践中取得了一定成功，但该技术存在因固定化细菌退化使硝化能力下降的问题，固定化细菌反应器经过一定时间的运行后需进行固定化细菌的替换或活化。针对复杂的废水体系，解决经纯种分离后富集培养的亚硝酸细菌对实际高氨废水的适应性问题的关键是对采用混合菌还是单一高效菌分级处理进行优化，同时降低固定化载体的成本并提高其使用寿命。
2 SHARON 工艺途径
SHARON工艺［2］的理论基础是在高温条件下(＞25℃)，亚硝酸细菌的增长速率高于硝酸细菌，完全混合反应器不进行污泥回流，因而污泥停留时间(SRT)等同于水力停
留时间(HRT)，控制HRT大于亚硝酸细菌的世代时间，小于硝酸细菌的世代时间，实现硝酸细菌的“淘洗”，使反应器内主要为亚硝酸细菌。该工艺的本质是通过控制环境温度造成
两类细菌不同的增长速率，利用该动力学参数的不同造成“分选压力”。此外，文献中也强调了pH值对两类细菌竞争的影响，认为除了温度外，pH值对于亚硝酸细菌与硝酸细菌的竞争
以及获得出水中较低的NH4+-N浓度也非常重要。
SHARON工艺的成功在于：①利用了温度这一重要因素，提高了亚硝酸细菌的竞争能力；②利用完全混合反应器在无污泥回流条件下SRT与HRT的同一性，控制HRT实现硝酸细菌的“淘洗”；③实现对pH值的成功控制，较高的pH值不仅抑制了硝酸细菌，也消除了自由亚硝酸(FNA)对亚硝酸细菌的抑制。该工艺的成功运行表明，亚硝酸型硝化控制因子的探讨是一个系统工程，任何一个控制因子的确定除了要明确它本身会对两类硝化细菌的动力学特性产生何种影响外，还要将其他影响因素控制在有利于亚硝酸细菌的范围内。如考察温度的影响时应同时考虑因温度变化导致的游离氨浓度与pH值的变化对亚硝酸型硝化的影响。
3 游离氨的选择性抑制途径
抑制途径的机理是利用特定的抑制因子抑制硝酸细菌而对亚硝酸细菌不抑制或抑制作用较轻，从而使反应器内亚硝酸细菌占优势，实现出水NO2-N高比例。选择性抑制途径从根本上
讲是硝化基质(FA)浓度超过硝酸细菌的转化利用阈值，而低于亚硝酸细菌的转化利用阈值。其代表性理论是Anthonisen的选择性抑制学说。
Anthonisen及后来国内外许多亚硝酸盐氮积累研究者发现［3、4］：游离氨对两类硝化细菌的抑制作用(毒性)不同，硝酸细菌对游离氨的敏感性要高于亚硝酸细菌，并就FA对两类细菌的抑制浓度阈值进行了研究，通过试验发现0.6mg/L的FA几乎就可以全部抑制硝酸菌的活性，从而使NO2-N的氧化受阻，出现NO2-N积累；而对亚硝酸菌只有当FA浓度＞5mg/L时才会对其活性产生影响，达到40mg/L才会严重抑制亚硝酸氮的形成。从这个结果出发的抑制选择性学说认为，通过调整pH值控制反应器内FA的浓度在抑制硝酸细
菌而不抑制亚硝酸细菌的阈值内，可以抑制硝酸细菌的增长而使亚硝酸细菌成为反应器内硝化反应主体，实现亚硝酸型硝化。
为了阐明FA抑制的机理，Turk与Mavinic［5］精心设计了一套试验系统，该系统由5个串联的完全混合反应器构成以使系统内形成推流流态。第一个反应器的控制处于反硝化运行，pH值较高，FA浓度控制在抑制硝酸细菌而不抑制亚硝酸细菌的范围内；通过第一个反应器的活性污泥，其中硝酸细菌被认为受到抑制，因此在后续的反应器内应出现亚硝酸氮积累，试验结果却表明亚硝酸氮的积累并不稳定，分析原因是由于硝酸细菌能够逐渐适应不断升高的FA造成的。Alleman等也在试验中发现了试验时间超过150d后出现硝化出水中NO2-N比例下降的问题。
由于对FA抑制选择学说的机理比较清楚，目前比较统一的认识是，对于高FA浓度，于变异与适应性的原因，硝酸细菌会逐渐适应高浓度FA，因而许多研究者在试验中发
现出水中NO2-N比例不稳定的情况，而这是作为控制因素必须避免的。
4 Bernet的基质缺乏竞争途径
Kuai［6］、Hanaki［7］、王志盈［8］等在研究中发现了在低DO的条件下反应器出水中NO2-N浓度上升的现象。许多研究者进行了利用控制DO实现亚
硝酸型硝化的研究。Bernet提出了基 [1] [2] [3] 下一页
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