短程硝化反硝化原理

传统生物脱氮理论认为氨氮是借助两类不同的细菌（硝化菌和反硝化菌）将水中的氨转化为氮气而去除。其中硝化反应又由两类细菌分步完成，首先亚细菌将氨氮转化为亚盐（NO2-），之后细菌将亚盐转化为盐（NO3-）。如图1.1。硝化反应过程需在好氧条件下进行。并以氧作为电子受体。反硝化过程为将盐或亚盐转化为N2的过程。反硝化细菌可以利用各种有机基质作为电子供体，以盐或亚盐作为电子受体，进行缺氧呼吸。

图1.1 传统硝化反硝化过程

传统脱氮技术亚硝氮无法积累的主要原因基于以下两点：从动力学来看，氨氮转化为亚硝氮速率较慢，为整个硝化过程的限速步骤；从热力学看，单位亚硝氮被氧化所能为菌提供的能量仅为单位氨氮氧化为亚菌提供能量的1/4~1/5。因此，必须通过氧化更多的亚硝氮来满足细菌生长所需的能量。

而在不断探索中，发现氨氧化菌（AOB）和亚盐氧化菌（NOB）在生活习性上存在一定差异。如表1.1。通过利用这些差异，可以控制消化过程在N02-阶段，阻止NO2-进一步氧化为NO3-。之后直接以N02-作为电子最终受氢体进行反硝化。即实现所谓的短程硝化反硝化。

表1.1 AOB与NOB主要差异

项目 氨氧化菌（AOB） 亚盐氧化菌（NOB）

亚盐单胞菌

菌属

属

盐杆菌属、螺旋菌属、球菌属

亚盐球菌属

世代周期/h 8~36 12~59

最佳pH 7.5~8.5 6.5~7.5

溶解氧饱和常数

0.2~0.4

（Ko2 / mg·L）

1.2~1.5

温度/℃ <15或>30 15~30

FA（游离氨）敏感

性

不敏感

较敏感（0.1~1mg/L）

（10~150mg/L）