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同步硝化反硝化過程是指在沒有特殊單獨設(shè)置缺氧區(qū)的活性污泥法處理系統(tǒng)內(nèi)TN被大量去除的過程。對該工藝的解釋主要有兩種：一是裝置中DO分布不均理論，該理論認(rèn)為裝置中在不同空間和不同時間點上充氧不平均，混合不勻稱，裝置內(nèi)有不同部分的缺氧區(qū)以及好氧區(qū)，這使得硝化以及反硝化作用能實現(xiàn)一起進行;二是缺氧微環(huán)境理論，解釋說明了在生物絮體顆粒尺寸足夠大的條件下，從絮體表面到它內(nèi)核的不同層面上，氧的傳輸?shù)玫阶璧K，以至于氧的含量分布不平均，微生物絮體的外層氧的含量較高，是因為好氧硝化菌在硝化反應(yīng)的過程中，里面含量較低而形成缺氧區(qū)域，大部分是為反硝化菌進行反硝化反應(yīng)，這樣硝化和反硝化就可以同時進行。
同步硝化反硝化有如下優(yōu)點：
(1)減少反應(yīng)器體積，投資小;
(2)pH值處于7左右，所以不用另外投加酸或者堿，此情況對硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌發(fā)揮作用有幫助。
2.3 短程硝化-反硝化脫氮技術(shù)
硝化-反硝化生物脫氮技術(shù)相較于傳統(tǒng)的脫氮方法，本質(zhì)上的區(qū)別是在硝化階段只將NH4+-N氧化為亞硝酸鹽氮，接著就直接進入反硝化階段，技術(shù)重點是必須妥當(dāng)?shù)木S持NO2--N的積累，經(jīng)短程過很多實驗研究，研究人員最終找到了能夠通過控制pH實現(xiàn)NO2--N的累積。國內(nèi)高大文等在28℃的情況中啟動裝置脫氮，通過調(diào)節(jié)裝置里初始pH到7.8~8.7之間累積NO2--N，不到一個月NO2--N的累積率達到90%左右，成功實現(xiàn)了短程硝化反硝化生物脫氮工藝的正常運轉(zhuǎn)。
硝化生物脫氮工藝的正常運轉(zhuǎn)。此工藝在曝氣過程就能節(jié)省1/4因供氧而用掉的能源，在反硝化階段能夠省下40%的有機碳源，同時還有產(chǎn)生污泥少和占地面積小等優(yōu)勢，相較于老舊的生物脫氮工藝有利方面明顯，在污水脫氮中得到大量應(yīng)用。
對好氧反硝化生物脫氮的機制研究現(xiàn)在有微環(huán)境理論以及生物學(xué)理論兩種理論。如今，微環(huán)境理論得到普遍的認(rèn)可。微環(huán)境理論重點是站在物理學(xué)層面進行說明。因為受制于氧擴散作用，在微生物絮體內(nèi)形成了DO梯度，以至于總體環(huán)境為好氧，而絮體內(nèi)部的小環(huán)境為厭氧的反硝化。微生物絮體外層DO濃度偏高，主要是好氧異養(yǎng)菌、好氧硝化菌；深入絮體內(nèi)層，氧傳輸受限，同時有機物氧化、硝化作用需要許多氧，絮體內(nèi)部變成了缺氧區(qū)，占優(yōu)菌種為反硝化菌。恰恰因為微生物絮體內(nèi)缺氧微環(huán)境的形成，所以引起好氧反硝化的進行。把曝氣池里DO保持在低水平狀態(tài)，就有希望能使缺氧或者厭氧微環(huán)境比重上升，最終使反硝化作用得以實現(xiàn)。
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人工快速滲濾系統(tǒng)(簡稱CRI系統(tǒng))是一種新型污水生態(tài)治理技術(shù)，是建立在快滲系統(tǒng)(RI)的基礎(chǔ)上，CRI系統(tǒng)是針對受污染的地表水和小城鎮(zhèn)生活污水的污水處理生態(tài)工程技術(shù)，正成為國內(nèi)研究和應(yīng)用的熱點。CRI系統(tǒng)根據(jù)滲濾介質(zhì)以及介質(zhì)上繁殖的微生物對水中污染物質(zhì)的吸附、截留以及分解，達到污水凈化的效果，CRI系統(tǒng)特殊的結(jié)構(gòu)以及進水形式，因此滲濾介質(zhì)表面的微生物菌相多種多樣，根據(jù)進水周期的改變，滲濾介質(zhì)表面兼具好氧、兼氧、厭氧的功能，實現(xiàn)對污水的處理，同時，在處理過程中不用添加藥劑，也不會用到機械曝氣等大耗能設(shè)備，很大程度減少處理設(shè)施的投資和運行資金，為低耗高效的污水生態(tài)處理技術(shù)。具有占地面積相對傳統(tǒng)土地處理技術(shù)較小，工藝過程相對簡單，投入資金低，運行成本低等特點，對我國小城鎮(zhèn)生活廢水和受到污染的地表水處理具有明顯優(yōu)勢和重要的應(yīng)用價值。
目前，生物脫氮技術(shù)大多相關(guān)機理研究還不夠深入，大多工藝技術(shù)依然處于實驗室。在未來的發(fā)展過程中，應(yīng)重點注意以下幾個方面：
(1)傳統(tǒng)的硝化反硝化脫氮工藝在實際應(yīng)用或已有研究中發(fā)現(xiàn)NO2-很容易被氧化變成NO3-，這就難以實現(xiàn)短程硝化反硝化。因此，要想實現(xiàn)短程硝化反硝化NO2-直接轉(zhuǎn)化為N2就必須使CRI系統(tǒng)內(nèi)維持較高濃度的NO2-，如何控制各個因素使NO2-較高濃度的累積成為研究的重點。
(2)現(xiàn)今在好氧反硝化的應(yīng)用上，不管是根據(jù)宏觀環(huán)境理論或者是微環(huán)境理論來說明，依然無法丟掉傳統(tǒng)的好氧厭氧生物脫氮模型，往往所講的反硝化，本質(zhì)中依然是缺氧微環(huán)境中的反硝化，難以稱為絕對意義上的好氧反硝化，無法展現(xiàn)出好氧反硝化工藝的優(yōu)點。另外，現(xiàn)今篩選出的好氧反硝化菌大多數(shù)功效低下，往往只能在DO在2mg/L之下的情況中表現(xiàn)出反硝化活性。在我國，好氧反硝化的研究剛剛起步，但是優(yōu)勢明顯，肯定會成為未來污水生物脫氮的研究重
