摘要：本文主要列舉了現(xiàn)階段生物膜法短程硝化反硝化的研究，得出不同生物膜法短程硝化反硝化的影響因素和如何控制條件以實現(xiàn)穩(wěn)定的短程硝化反硝化過程，以及對生物膜法短程硝化反硝化的研究進行展望。

短程硝化反硝化技術(shù)以可以節(jié)省大約25%的耗氧量，大約40%的反硝化碳源。該技術(shù)具有污泥產(chǎn)率低特點，已經(jīng)成為目前脫氮技術(shù)研究的焦點。活性污泥法尤其是序批式反應(yīng)器(SBR)的短程硝化反硝化技術(shù)已經(jīng)挺成熟了，生物膜法短程硝化反硝化雖然沒有活性污泥法的那么成熟，但也有一定的研究，而且有很大的研究空間。

1、短程硝化反硝化理論及其影響因素

1.1、短程硝化反硝化原理

硝化過程分為兩個反應(yīng)步驟，把廢水中的游離氨轉(zhuǎn)變成硝酸鹽過程，第一個反應(yīng)為在氨氧化菌的作用下將氨氮轉(zhuǎn)變成亞硝酸鹽的過程；第二個反應(yīng)為亞硝酸氧化菌的作用下把亞硝酸鹽轉(zhuǎn)變成硝酸鹽(NO3-)的過程。硝化過程必須為有氧環(huán)境下反應(yīng)的，氧氣起著電子受體的作用，短程硝化反硝化技術(shù)為把硝化過程控制在亞硝化過程，實現(xiàn)亞硝酸鹽的累積。

1.2、短程硝化的影響因素

NO2-積累的影響因素主要有溫度、游離氨(FA)、pH、溶解氧濃度、抑制劑、泥齡等。詳見表1。

2、生物膜法原理及特點

2.1、生物膜法原理

生物膜反應(yīng)器內(nèi)的載體上分布著微生物，微生物與進入反應(yīng)器的污水接觸后，微生物吸收消化污水中的有機物來生長，繁殖，從而可以達到去除污水中的污染物。因為微生物固定在反應(yīng)器內(nèi)，它不會和廢水一起流出去，從而可以達到污泥的停留時間(SRT)與水力的停留時間(HRT)實現(xiàn)分離的情況。這種情況并不能在活性污泥法中實現(xiàn)。

2.2、生物膜法特點

生物膜法相比于活性污泥法，它具有如下特點[8]：

(1)微生物種群的多樣化，微生物種群食物鏈較長，可以達到較高單位面積處理能力；

(2)功能微生物菌群進行分區(qū)域代謝，從而提高功能菌群對有機物的降解以及提高較難降解的污染物去除效率，從而可以增加脫氮除磷效率；

(3)具有較高的對進水水量、水質(zhì)變化適應(yīng)性，增加生化處理工藝的沖擊負荷；

(4)產(chǎn)生的剩余污泥量較少，從而具有較低的污泥處置費用；

(5)比較適用于濃度較低的污水處理；

(6)容易維護，管理較為方便，能耗消耗較低。

3、生物膜法短程硝化反硝化研究進展

陳旭配制了聚乙烯醇縮甲醛的高分子懸浮填料，—種懸浮多孔填料，并且利用用這種懸浮填料為載體的流化床，馴化好的氨氧化菌加入流化床系統(tǒng)后，然后通過保持DO濃度在2.0 mg/L左右，pH值保持在8.0~8.5期間，溫度保持在約為300℃左右的環(huán)境下，可以發(fā)生短程硝化反硝化的現(xiàn)象，NH3-N的去除率高達90%，亞硝酸鹽的積累率高于90%。

Huihui Chen等研究無紡布生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器的短程硝化反硝化，結(jié)果表明無紡布生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器的短程硝化反硝化的穩(wěn)定存在條件：是用恒溫箱保持溫度35℃，pH：8~8.2，DO：0.4-0.6mg/L，C/N：1∶2。利用SEM和FISH驗證了短程硝化反硝化這個過程穩(wěn)定存在于反應(yīng)器中，F(xiàn)ISH結(jié)果顯示生物膜表面主要微生物種群為氨氧化菌，氨氧化菌與反硝化菌構(gòu)成生物膜的內(nèi)部厭氧。

X.M.Hu等研究填料為陶瓷球的內(nèi)循環(huán)移動生物膜反應(yīng)器存在短程硝化反硝化過程，通過測定NO2-的為累積率65%，但并沒有涉及分子微生物學(xué)進行深入分析驗證。

范美霖等研究生物強化MBR-AF工藝短程硝化反硝化，他們將短程硝化功能菌和反硝化功能菌分別接種至膜生物反應(yīng)器(MBR)和內(nèi)置耦合陶瓷環(huán)-塑料環(huán)填料，填充率為50%的上流式厭氧生物濾池(AF)中，構(gòu)建了生物強化的MBR-AF短程硝化反硝化技術(shù)，活性污泥法是空白樣，研究該技術(shù)處理高氨氮污水脫氮效果。結(jié)果顯示，生物強化的膜生物反應(yīng)器(MBR)的啟動時間較短，只需要30天，然而活性污泥法的膜生物反應(yīng)器(MBR)的啟動時間長達到100天；生物強化的膜生物反應(yīng)器(MBR)亞硝酸鹽氮累積率一直保持95%以上；在30℃環(huán)境下，伴隨系統(tǒng)運行時間較長，生物強化的MBR-AF技術(shù)TN的去除率一直提高，可提高至90%，高于活性污泥法的系統(tǒng)20%。

Baolin Hou等研究堿度對用移動床生物反應(yīng)器處理煤化工廢水的亞硝酸鹽的積累的影響，填料是聚乙烯圓球，填充率是35%，反應(yīng)器底部有曝氣裝置使載體處于流動狀態(tài)，研究表明反應(yīng)器存在短程硝化反硝化過程，并且堿度對其有很大的影響作用。

4、生物膜法短程硝化反硝化研究展望

雖然有很多的研究已經(jīng)表明生物膜法可以特定運行環(huán)境下可以出現(xiàn)短程硝化反硝化過程，但是對其研究還是處于比較淺的水平，并沒有采用更多的分子生物技術(shù)對生物膜不同厚度處的微生物進行深入的分析和驗證；已發(fā)現(xiàn)存在短程硝化反硝化的生物膜法中反應(yīng)器的填料都是普通的陶瓷顆粒和聚乙烯球，可以研究新型填料，更適合出現(xiàn)穩(wěn)定的短程硝化反硝化過程的填料。

作者：余春菲，廣州市環(huán)境保護公司設(shè)計院有限公司