短程硝化工藝強(qiáng)化方法研究進(jìn)展

———短程硝化工藝強(qiáng)化方法研究進(jìn)展短程硝化-厭氧氨氧化工藝是一種新型高效的自養(yǎng)生物脫氮技術(shù)，在處理高氨氮、低碳氮比廢水方面具有諸多優(yōu)勢和良好應(yīng)用前景。相較于傳統(tǒng)生物脫氮工藝，短程硝化-厭氧氨氧化工藝具有脫氮效率高、無需外加有機(jī)碳源、節(jié)省60%曝氣量、降低90%剩余污泥產(chǎn)量、顯著削減溫室氣體排放等優(yōu)點(diǎn)。

其關(guān)鍵的一步是快速啟動(dòng)短程硝化工藝且保持穩(wěn)定的運(yùn)行效果，即在短程硝化反應(yīng)器中將氨氮的氧化掌握并維持在亞硝態(tài)氮階段（即亞硝化階段）。通過調(diào)控和優(yōu)化溫度、水力停留時(shí)間、污泥齡、溶解氧（DO）、pH、游離氨（FA）等工作參數(shù)強(qiáng)化氨氧化菌（AOB）活性、抑制亞硝酸鹽氧化菌（NOB）活性，提高AOB純度和菌群競爭優(yōu)勢，可以實(shí)現(xiàn)亞硝態(tài)氮積累。較低DO濃度、較高pH和較高FA濃度都有利于短程硝化過程。

近年來，短程硝化工藝的快速啟動(dòng)和穩(wěn)定性維持成為廢水生物脫氮領(lǐng)域的討論熱點(diǎn)之一。通過優(yōu)選反應(yīng)器結(jié)構(gòu)、外加磁場/超聲波、添加化學(xué)試劑等方法，可以強(qiáng)化短程硝化工藝，從而提高其啟動(dòng)效能和運(yùn)行穩(wěn)定性。

1反應(yīng)器結(jié)構(gòu)優(yōu)選

1.1流化床生物反應(yīng)器

在流化床生物反應(yīng)器中，污水自下而上流經(jīng)反應(yīng)器，使載體呈流淌狀態(tài)，提高了氧傳質(zhì)效率。

另外，載體表面的生物膜受水流沖刷而擁有較快的更新速率，從而保證較好的底物傳質(zhì)性能。選擇相宜的載體是流化床生物反應(yīng)器快速啟動(dòng)短程硝化過程的關(guān)鍵。

賴鼎東等采納三相流化床反應(yīng)器啟動(dòng)短程硝化，用親水性玻璃態(tài)單體制備生物相容性高分子共聚物載體，運(yùn)用固定化細(xì)胞增殖技術(shù)將AOB固定于載體。該載體具有微孔結(jié)構(gòu)和良好的生物相容性，使得AOB易附著、活性高、密度大，僅一個(gè)月AOB即在載體上大量附著，生長良好。反應(yīng)器溫度掌握在30℃，DO掌握在3~5mg/L，在進(jìn)水氨氮為100、75、50、25mg/L的條件下，經(jīng)10d的運(yùn)行亞硝化率為98.6%、94.5%、95.2%、94.7%，表明這種高分子共聚物載體及固定化細(xì)胞增殖技術(shù)有助于短程硝化快速啟動(dòng)。

呼曉明等采納內(nèi)循環(huán)生物流化床反應(yīng)器啟動(dòng)短程硝化，以粒徑為0.25~1.25mm、密度為2.36g/cm3、孔隙率為40%~45%的瓷粒為載體，通過反應(yīng)器混合液在內(nèi)外筒結(jié)構(gòu)之間的內(nèi)循環(huán)使載體呈流化狀態(tài)，在提高生物量的同時(shí)，強(qiáng)化底物傳質(zhì)。反應(yīng)器溫度為31℃、pH為8.0~8.5、DO為1.5~2.5mg/L，通過逐步提高溫度和進(jìn)水氨氮濃度、降低DO和縮短HRT提高短程硝化性能，在第42天進(jìn)水氨氮達(dá)到300mg/L，HRT縮短至8h，亞硝態(tài)氮積累率達(dá)到75%，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的短程硝化。

1.2微生物燃料電池

微生物燃料電池（MFC）將底物直接轉(zhuǎn)化為電能，提高了能量轉(zhuǎn)化效率；且可在常溫條件下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)條件溫柔。MFC在工業(yè)廢水進(jìn)行脫氮處理方面具有廣泛的應(yīng)用潛力，近年來成為一種新興的短程硝化工藝強(qiáng)化手段。MFC強(qiáng)化短程硝化工藝主要從以下兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)：

（1）由于MFC的電子傳遞作用，在陰極氧氣得電子發(fā)生氧化還原反應(yīng)——酸性條件下氧氣與氫離子反應(yīng)生成水，堿性條件下氧氣與水反應(yīng)生成OH-，維持MFC陰極具有較高的pH環(huán)境，同時(shí)質(zhì)子膜延緩質(zhì)子遷移速率，為pH上升制造有利條件，而較高的pH有利于短程硝化。

（2）MFC陰極pH上升影響FA濃度上升，高濃度FA會抑制NOB活性，有利于亞硝態(tài)氮的積累。MFC不僅能在強(qiáng)化短程硝化工藝的同時(shí)收集電能，且由于陰極的氧化還原反應(yīng)維持了反應(yīng)器陰極室較高的pH環(huán)境，從而能節(jié)省外加堿度。

賈璐維等利用雙室曝氣陰極MFC，在開路電壓為620.7mV、內(nèi)阻為112Ω、最大功率密度為81W/m3的條件下，令短程硝化發(fā)生在MFC陰極，掌握進(jìn)水氨氮為60mg/L，反應(yīng)器連續(xù)運(yùn)行21d使亞硝化率達(dá)到95%以上，通過MFC強(qiáng)化作用實(shí)現(xiàn)短程硝化工藝的快速啟動(dòng)和穩(wěn)定運(yùn)行。

1.3膜生物反應(yīng)器

膜生物反應(yīng)器（MBR）的優(yōu)點(diǎn)有：高效的截留力量有利于富集生長增殖緩慢的AOB，從而提高短程硝化反應(yīng)效率；以膜分別代替泥水分別力量使得出水水質(zhì)良好；具有較小的占地面積。

GangWang等使用工作體積為4.5L的MBR，設(shè)置膜面積為0.024m2、孔徑為0.1μm的浸沒式平板微濾膜結(jié)構(gòu)，掌握溫度、pH、DO分別為35℃、7.9~8.2、3mg/L，在最適聲能密度0.05W/mL的條件下，掌握超聲輻照時(shí)間為20、60min時(shí)，SBR經(jīng)14d運(yùn)行，氨氮去除負(fù)荷比對比組提高了41%、48%，亞硝酸鹽積累率達(dá)到59.6%、64.9%。在輻照時(shí)長為20min時(shí)AOB活性達(dá)到峰值8.06mgO2/（gVSS·h），比對比組提高了144%，說明相宜能量的超聲波能有效維持SBR在較高DO條件下的短程硝化。

2.2磁場強(qiáng)化

磁場從三方面影響短程硝化效果：

（1）磁場強(qiáng)度通過影響功能微生物細(xì)胞膜通透性而影響反應(yīng)進(jìn)程；

（2）短程硝化過程都是由多種酶參加的酶促反應(yīng)，磁場會影響微生物功能酶活性，從而直接影響反應(yīng)效果；

（3）低強(qiáng)度磁場能強(qiáng)化功能基因表達(dá)，從而改善短程硝化功能菌的活性。

因此，探究最相宜短程硝化的磁場強(qiáng)度是非常必要的。

ZhibinWang等通過短期批式試驗(yàn)討論不同磁場（0、5、10、15、20、25mT）對短程硝化混培物中AOB活性的影響，發(fā)覺5mT低強(qiáng)度磁場作用下AOB活性較對比組提高最多，功能基因檢測結(jié)果表明，5mT磁場作用下短程硝化混培物中功能基因表達(dá)較高，這些功能基因與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和膜透過性相關(guān)。

ZhibinWang等采納兩組SBR通過長期連續(xù)流試驗(yàn)討論低強(qiáng)度磁場對短程硝化工藝啟動(dòng)運(yùn)行性能的影響，其中一組SBR外加5mT靜磁場作為試驗(yàn)組，而另一組不加磁場作為對比組。當(dāng)溫度為35℃、進(jìn)水氨氮為500mgN/L、HRT為12h時(shí)，試驗(yàn)組和對比組短程硝化均在30d內(nèi)勝利啟動(dòng)；隨后，進(jìn)水氨氮濃度保持不變，HRT縮短至8h，試驗(yàn)組和對比組消失先抑制再恢復(fù)的過程，試驗(yàn)組和對比組在10d和18d內(nèi)恢復(fù)了短程硝化，表明外加5mT的磁場可以提高短程硝化的耐水力負(fù)荷沖擊力量；第65天，HRT保持不變，進(jìn)水氨氮增加至1000mgN/L，試驗(yàn)組和對比組也消失抑制恢復(fù)過程，且試驗(yàn)組短程硝化在更短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)，表明外加5mT的磁場也可以提高短程硝化的耐底物濃度負(fù)荷沖擊力量。對反應(yīng)器內(nèi)微生物的分析結(jié)果表明，低強(qiáng)度磁場可以提高細(xì)菌活性，且當(dāng)磁場強(qiáng)度為5mT時(shí)，試驗(yàn)組AOB氧攝取率比對比組高2.38倍，而試驗(yàn)組NOB氧攝取率低于對比組。

3添加化學(xué)試劑強(qiáng)化

3.1NaCl強(qiáng)化

NaCl會影響酶促反應(yīng)中涉及到的多種酶及細(xì)胞滲透壓，NaCl較高會影響細(xì)胞生長，AOB、NOB均被抑制，但NOB比AOB對鹽更敏感。

因此，當(dāng)水中NaCl達(dá)到肯定的濃度時(shí)，NOB細(xì)胞被破壞，從而抑制硝態(tài)氮產(chǎn)生，有利于亞硝態(tài)氮積累。但應(yīng)留意NaCl濃度不宜過高，否則也會嚴(yán)峻抑制AOB生長，造成氨氮轉(zhuǎn)化效率大大降低。

張彥灼等運(yùn)用SBR觀看了不同鹽度梯度下好氧顆粒污泥中AOB與NOB的活性，反應(yīng)器連續(xù)運(yùn)行116d，進(jìn)水NH4+-N保持在70mg/L，NaCl質(zhì)量濃度從10g/L逐步提高到40g/L。

結(jié)果表明，第1天—第7天，反應(yīng)器NaCl質(zhì)量濃度為10g/L，NOB的活性受到嚴(yán)峻抑制，亞硝酸鹽平均積累率為80%，氨氮去除率從85%上升至97%；第21天—第68天，NaCl質(zhì)量濃度提高到25g/L，氨氮去除率和亞硝態(tài)積累率達(dá)到最高，分別為100%和99%；在反應(yīng)運(yùn)行到第113天—第116天時(shí)，掌握NaCl質(zhì)量濃度為40g/L，出水亞硝酸鹽質(zhì)量濃度從43mg/L下降至9mg/L，短程硝化過程被破壞，氨氮去除率僅為34%，即此時(shí)達(dá)到好氧顆粒污泥實(shí)現(xiàn)短程硝化的耐鹽極限。好氧活性污泥在經(jīng)過高鹽度廢水馴化后，即便增加曝氣時(shí)間到9h，也不會影響短程硝化反硝化的反應(yīng)效果。這表明，AOB對高鹽度廢水的適應(yīng)力量遠(yuǎn)強(qiáng)于NOB，相宜的鹽度能漸漸淘汰NOB，有利于短程硝化進(jìn)程。

3.2硫化物強(qiáng)化

硫化物對于NOB有可逆的抑制性作用，硫化物可以作為NOB的選擇性抑制劑，加快短程硝化工藝快速啟動(dòng)。常賾等運(yùn)用SBR反應(yīng)器處理模擬市政廢水，掌握反應(yīng)條件為低溶解氧〔（1.0±0.5）mg/L〕、低C/N（約為0.6）、溫度（23±2）℃、水力停留時(shí)間12h、進(jìn)水平均NH4+-N98mg/L，在短程硝化啟動(dòng)階段添加50mg/L的硫化物對NOB活性進(jìn)行抑制，試驗(yàn)第7天亞硝態(tài)氮積累率達(dá)到91%，之后始終穩(wěn)定在92%，實(shí)現(xiàn)了短程硝化的快速啟動(dòng)和穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3鐵離子強(qiáng)化

鐵是微生物生長的必要元素，且鐵離子也是氧化反應(yīng)的重要催化劑。在肯定閾值范圍內(nèi)，F(xiàn)e3+的添加能激活處于競爭劣勢的AOB，且能對NOB起到抑制作用，從而實(shí)現(xiàn)短程硝化。陳佼等通過構(gòu)建人工快速滲濾系統(tǒng)（CRI），討論Fe3+對CRI系統(tǒng)中NH4+-N、NO2--N、NO3--N、TN的影響，結(jié)果表明，在溫度為28℃、進(jìn)水NH4+-N為50mg/L的條件下，F(xiàn)e3+為7mg/L時(shí)最能有效提升CRI系統(tǒng)內(nèi)總氮的去除，與對比組相比，總氮去除率從32%提高至64.9%，亞硝酸鹽積累率達(dá)到31%，有氧段AOB數(shù)量提高3.86倍。添加肯定量的Fe3+可以提高AOB數(shù)量，促進(jìn)亞硝酸鹽積累，更多的氨氮通過短程硝化反硝化過程去除，因此，CRI總氮去除效果得以改善。

3.4鈣離子強(qiáng)化

呂永濤等在SBR反應(yīng)器接種一般活性污泥，探究Ca2+對短程硝化污泥顆粒培育的強(qiáng)化效果。掌握溫度為（26±2）℃，在DO大于2mg/L的條件下，添加50mg/LCaCl2，將進(jìn)水氨氮由110mg/L上升至300mg/L，經(jīng)31d運(yùn)行亞硝態(tài)氮積累率達(dá)83%，隨后亞硝態(tài)氮積累率保持在80%~85%，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的短程硝化。

掃描電鏡和粒徑分析表明，經(jīng)30d運(yùn)行反應(yīng)器消失結(jié)構(gòu)較為密實(shí)的污泥聚集體，運(yùn)行到60d細(xì)砂狀的短程硝化顆粒污泥消失，平均粒徑達(dá)168.6μm。討論表明，通過添加50mg/LCaCl2，一方面污泥表面Zeta電位由-21.4mV上升至-13.6mV，從而使得污泥顆粒間靜電斥力減小，污泥顆粒間更易聚集；另一方面，Ca2+的添加增大了EPS含量，胞外蛋白質(zhì)由26.82mg/g升至51.99mg/g，增多的胞外蛋白在Ca2+架橋作用下可結(jié)合形成高分子生物聚合體，二者共同作用強(qiáng)化了短程硝化顆粒污泥的形成。顆粒污泥具有更好的沉降性能，通過添加肯定量的Ca2+加快短程硝化污泥顆粒化進(jìn)程，可以改善反應(yīng)器對污泥中AOB的截留力量，從而強(qiáng)化AOB的積累，提高短程硝化運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3.5羥胺強(qiáng)化

羥胺強(qiáng)化短程硝化主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是對系統(tǒng)中AOB、NOB活性的影響。二是從生物化學(xué)角度看，硝化過程還涉及多種酶、中間產(chǎn)物、電子（能量）傳遞等。羥胺是硝化過程的關(guān)鍵中間產(chǎn)物，少量羥胺的添加有利于氨單加酶和羥胺氧化酶的酶活性，促進(jìn)亞硝酸鹽的積累。

陳佼等在CRI系統(tǒng)內(nèi)，添加羥胺作為抑制劑的同時(shí)選擇進(jìn)水pH作為協(xié)同調(diào)控因子，掌握溫度為（28±2）℃，進(jìn)水NH4+-N為45~50mg/L，在連續(xù)添加13d的0.5mmol/L羥胺后亞硝態(tài)氮積累率達(dá)到77.9%，勝利啟動(dòng)了短程硝化。試驗(yàn)探究了反應(yīng)34d結(jié)束時(shí)系統(tǒng)內(nèi)硝化菌的空間分布狀況，發(fā)覺連續(xù)添加一段時(shí)間0.3~0.5mmol/L的羥胺后只對NOB產(chǎn)生了很大的抑制而對AOB的影響幾乎可以忽視。

羥胺作為一種還原劑，在特定的濃度下對NOB具有選擇性殺滅作用，可以在對AOB影響較小的同時(shí)選擇性地淘汰NOB，即便后期不再添加羥胺，硝化反應(yīng)也很難恢復(fù)，但亞硝化反應(yīng)仍能連續(xù)。應(yīng)留意，羥胺不應(yīng)添加過量且不宜持續(xù)添加，一方面是由于高濃度羥胺的持續(xù)添加對硝化和亞硝化過程都有較強(qiáng)的不行逆性，另一方面是防止長期添加產(chǎn)生毒素積累及二次污染。因此在完成短程硝化的勝利啟動(dòng)后，建議改為pH調(diào)控維持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

4結(jié)語

短程硝化技術(shù)對處理低碳氮比、高氨氮濃度污水具有重要意義，但其對反應(yīng)條件要求較高，短程硝化的快速啟動(dòng)與穩(wěn)定運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)工業(yè)化推廣的關(guān)鍵點(diǎn)。雖然短程硝化強(qiáng)化已取得肯定的成果，但仍有以下問題亟待解決：

（1）低溫短程硝化強(qiáng)化方法。短程硝化可以在11~15℃這樣較低的溫度下實(shí)現(xiàn)，但低溫影響短程硝化啟動(dòng)運(yùn)行效能。通過肯定的強(qiáng)化方法，實(shí)現(xiàn)短程硝化工藝在低溫條件下的快速啟動(dòng)和高效運(yùn)行，對于推動(dòng)短程硝化及其組合工藝在主流污水處理工藝的廣泛應(yīng)用具有重要意義。因此，有必要探究低溫短程硝化的強(qiáng)化方法。

（2）運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化。單一的強(qiáng)化手段可以在肯定程度上提高短程硝化性能，然而大部分討論是在設(shè)定的運(yùn)行工況下進(jìn)行，沒有達(dá)到最佳強(qiáng)化效果。因此，討論單一的短程硝化強(qiáng)化方法，應(yīng)通過采集數(shù)據(jù)建立模型，優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)一步提高強(qiáng)化效果。

（3）強(qiáng)化機(jī)理有待深化。大部分討論僅關(guān)注強(qiáng)化手段對短程硝化效果的改善，而對于強(qiáng)化機(jī)理只是初步探討，缺少詳細(xì)、細(xì)致的分析，特殊是強(qiáng)化手段對于短程硝化污泥菌群行為、形態(tài)和結(jié)構(gòu)的影響機(jī)理還不明確。

（4）實(shí)際廢水短程硝化強(qiáng)化方法。多數(shù)討論采納的是模擬廢水，而實(shí)際廢水成分較為簡單，水質(zhì)存在肯定波動(dòng)。而短程硝化強(qiáng)化方法要在工程上廣泛應(yīng)用，就要考察其處理實(shí)際廢水的力量。因此，短程硝化強(qiáng)化方法處理實(shí)際廢水的效果和機(jī)理有待深化討論，為該強(qiáng)化方法工程化供應(yīng)理論依據(jù)。

短程硝化-厭氧氨氧化工藝是一種新型高效的自養(yǎng)生物脫氮技術(shù)，在處理高氨氮、低碳氮比廢水方面具有諸多優(yōu)勢和良好應(yīng)用前景。相較于傳統(tǒng)生物脫氮工藝，短程硝化-厭氧氨氧化工藝具有脫氮效率高、無需外加有機(jī)碳源、節(jié)省60%曝氣量、降低90%剩余污泥產(chǎn)量、顯著削減溫室氣體排放等優(yōu)點(diǎn)。

其關(guān)鍵的一步是快速啟動(dòng)短程硝化工藝且保持穩(wěn)定的運(yùn)行效果，即在短程硝化反應(yīng)器中將氨氮的氧化掌握并維持在亞硝態(tài)氮階段（即亞硝化階段）。通過調(diào)控和優(yōu)化溫度、水力停留時(shí)間、污泥齡、溶解氧（DO）、pH、游離氨（FA）等工作參數(shù)強(qiáng)化氨氧化菌（AOB）活性、抑制亞硝酸鹽氧化菌（NOB）活性，提高AOB純度和菌群競爭優(yōu)勢，可以實(shí)現(xiàn)亞硝態(tài)氮積累。較低DO濃度、較高pH和較高FA濃度都有利于短程硝化過程。

近年來，短程硝化工藝的快速啟動(dòng)和穩(wěn)定性維持成為廢水生物脫氮領(lǐng)域的討論熱點(diǎn)之一。通過優(yōu)選反應(yīng)器結(jié)構(gòu)、外加磁場/超聲波、添加化學(xué)試劑等方法，可以強(qiáng)化短程硝化工藝，從而提高其啟動(dòng)效能和運(yùn)行穩(wěn)定性。

1反應(yīng)器結(jié)構(gòu)優(yōu)選

1.1流化床生物反應(yīng)器

在流化床生物反應(yīng)器中，污水自下而上流經(jīng)反應(yīng)器，使載體呈流淌狀態(tài)，提高了氧傳質(zhì)效率。

另外，載體表面的生物膜受水流沖刷而擁有較快的更新速率，從而保證較好的底物傳質(zhì)性能。選擇相宜的載體是流化床生物反應(yīng)器快速啟動(dòng)短程硝化過程的關(guān)鍵。

賴鼎東等采納三相流化床反應(yīng)器啟動(dòng)短程硝化，用親水性玻璃態(tài)單體制備生物相容性高分子共聚物載體，運(yùn)用固定化細(xì)胞增殖技術(shù)將AOB固定于載體。該載體具有微孔結(jié)構(gòu)和良好的生物相容性，使得AOB易附著、活性高、密度大，僅一個(gè)月AOB即在載體上大量附著，生長良好。反應(yīng)器溫度掌握在30℃，DO掌握在3~5mg/L，在進(jìn)水氨氮為100、75、50、25mg/L的條件下，經(jīng)10d的運(yùn)行亞硝化率為98.6%、94.5%、95.2%、94.7%，表明這種高分子共聚物載體及固定化細(xì)胞增殖技術(shù)有助于短程硝化快速啟動(dòng)。

呼曉明等采納內(nèi)循環(huán)生物流化床反應(yīng)器啟動(dòng)短程硝化，以粒徑為0.25~1.25mm、密度為2.36g/cm3、孔隙率為40%~45%的瓷粒為載體，通過反應(yīng)器混合液在內(nèi)外筒結(jié)構(gòu)之間的內(nèi)循環(huán)使載體呈流化狀態(tài)，在提高生物量的同時(shí)，強(qiáng)化底物傳質(zhì)。反應(yīng)器溫度為31℃、pH為8.0~8.5、DO為1.5~2.5mg/L，通過逐步提高溫度和進(jìn)水氨氮濃度、降低DO和縮短HRT提高短程硝化性能，在第42天進(jìn)水氨氮達(dá)到300mg/L，HRT縮短至8h，亞硝態(tài)氮積累率達(dá)到75%，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的短程硝化。

1.2微生物燃料電池

微生物燃料電池（MFC）將底物直接轉(zhuǎn)化為電能，提高了能量轉(zhuǎn)化效率；且可在常溫條件下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)條件溫柔。MFC在工業(yè)廢水進(jìn)行脫氮處理方面具有廣泛的應(yīng)用潛力，近年來成為一種新興的短程硝化工藝強(qiáng)化手段。MFC強(qiáng)化短程硝化工藝主要從以下兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)：

（1）由于MFC的電子傳遞作用，在陰極氧氣得電子發(fā)生氧化還原反應(yīng)——酸性條件下氧氣與氫離子反應(yīng)生成水，堿性條件下氧氣與水反應(yīng)生成OH-，維持MFC陰極具有較高的pH環(huán)境，同時(shí)質(zhì)子膜延緩質(zhì)子遷移速率，為pH上升制造有利條件，而較高的pH有利于短程硝化。

（2）MFC陰極pH上升影響FA濃度上升，高濃度FA會抑制NOB活性，有利于亞硝態(tài)氮的積累。MFC不僅能在強(qiáng)化短程硝化工藝的同時(shí)收集電能，且由于陰極的氧化還原反應(yīng)維持了反應(yīng)器陰極室較高的pH環(huán)境，從而能節(jié)省外加堿度。

賈璐維等利用雙室曝氣陰極MFC，在開路電壓為620.7mV、內(nèi)阻為112Ω、最大功率密度為81W/m3的條件下，令短程硝化發(fā)生在MFC陰極，掌握進(jìn)水氨氮為60mg/L，反應(yīng)器連續(xù)運(yùn)行21d使亞硝化率達(dá)到95%以上，通過MFC強(qiáng)化作用實(shí)現(xiàn)短程硝化工藝的快速啟動(dòng)和穩(wěn)定運(yùn)行。

1.3膜生物反應(yīng)器

膜生物反應(yīng)器（MBR）的優(yōu)點(diǎn)有：高效的截留力量有利于富集生長增殖緩慢的AOB，從而提高短程硝化反應(yīng)效率；以膜分別代替泥水分別力量使得出水水質(zhì)良好；具有較小的占地面積。

GangWang等使用工作體積為4.5L的MBR，設(shè)置膜面積為0.024m2、孔徑為0.1μm的浸沒式平板微濾膜結(jié)構(gòu)，掌握溫度、pH、DO分別為35℃、7.9~8.2、3mg/L，在最適聲能密度0.05W/mL的條件下，掌握超聲輻照時(shí)間為20、60min時(shí)，SBR經(jīng)14d運(yùn)行，氨氮去除負(fù)荷比對比組提高了41%、48%，亞硝酸鹽積累率達(dá)到59.6%、64.9%。在輻照時(shí)長為20min時(shí)AOB活性達(dá)到峰值8.06mgO2/（gVSS·h），比對比組提高了144%，說明相宜能量的超聲波能有效維持SBR在較高DO條件下的短程硝化。

2.2磁場強(qiáng)化

磁場從三方面影響短程硝化效果：

（1）磁場強(qiáng)度通過影響功能微生物細(xì)胞膜通透性而影響反應(yīng)進(jìn)程；

（2）短程硝化過程都是由多種酶參加的酶促反應(yīng)，磁場會影響微生物功能酶活性，從而直接影響反應(yīng)效果；

（3）低強(qiáng)度磁場能強(qiáng)化功能基因表達(dá)，從而改善短程硝化功能菌的活性。

因此，探究最相宜短程硝化的磁場強(qiáng)度是非常必要的。

ZhibinWang等通過短期批式試驗(yàn)討論不同磁場（0、5、10、15、20、25mT）對短程硝化混培物中AOB活性的影響，發(fā)覺5mT低強(qiáng)度磁場作用下AOB活性較對比組提高最多，功能基因檢測結(jié)果表明，5mT磁場作用下短程硝化混培物中功能基因表達(dá)較高，這些功能基因與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和膜透過性相關(guān)。

ZhibinWang等采納兩組SBR通過長期連續(xù)流試驗(yàn)討論低強(qiáng)度磁場對短程硝化工藝啟動(dòng)運(yùn)行性能的影響，其中一組SBR外加5mT靜磁場作為試驗(yàn)組，而另一組不加磁場作為對比組。當(dāng)溫度為35℃、進(jìn)水氨氮為500mgN/L、HRT為12h時(shí)，試驗(yàn)組和對比組短程硝化均在30d內(nèi)勝利啟動(dòng)；隨后，進(jìn)水氨氮濃度保持不變，HRT縮短至8h，試驗(yàn)組和對比組消失先抑制再恢復(fù)的過程，試驗(yàn)組和對比組在10d和18d內(nèi)恢復(fù)了短程硝化，表明外加5mT的磁場可以提高短程硝化的耐水力負(fù)荷沖擊力量；第65天，HRT保持不變，進(jìn)水氨氮增加至1000mgN/L，試驗(yàn)組和對比組也消失抑制恢復(fù)過程，且試驗(yàn)組短程硝化在更短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)，表明外加5mT的磁場也可以提高短程硝化的耐底物濃度負(fù)荷沖擊力量。對反應(yīng)器內(nèi)微生物的分析結(jié)果表明，低強(qiáng)度磁場可以提高細(xì)菌活性，且當(dāng)磁場強(qiáng)度為5mT時(shí)，試驗(yàn)組AOB氧攝取率比對比組高2.38倍，而試驗(yàn)組NOB氧攝取率低于對比組。

3添加化學(xué)試劑強(qiáng)化

3.1NaCl強(qiáng)化

NaCl會影響酶促反應(yīng)中涉及到的多種酶及細(xì)胞滲透壓，NaCl較高會影響細(xì)胞生長，AOB、NOB均被抑制，但NOB比AOB對鹽更敏感。

因此，當(dāng)水中NaCl達(dá)到肯定的濃度時(shí)，NOB細(xì)胞被破壞，從而抑制硝態(tài)氮產(chǎn)生，有利于亞硝態(tài)氮積累。但應(yīng)留意NaCl濃度不宜過高，否則也會嚴(yán)峻抑制AOB生長，造成氨氮轉(zhuǎn)化效率大大降低。

張彥灼等運(yùn)用SBR觀看了不同鹽度梯度下好氧顆粒污泥中AOB與NOB的活性，反應(yīng)器連續(xù)運(yùn)行116d，進(jìn)水NH4+-N保持在70mg/L，NaCl質(zhì)量濃度從10g/L逐步提高到40g/L。

結(jié)果表明，第1天—第7天，反應(yīng)器NaCl質(zhì)量濃度為10g/L，NOB的活性受到嚴(yán)峻抑制，亞硝酸鹽平均積累率為80%，氨氮去除率從85%上升至97%；第21天—第68天，NaCl質(zhì)量濃度提高到25g/L，氨氮去除率和亞硝態(tài)積累率達(dá)到最高，分別為100%和99%；在反應(yīng)運(yùn)行到第113天—第116天時(shí)，掌握NaCl質(zhì)量濃度為40g/L，出水亞硝酸鹽質(zhì)量濃度從43mg/L下降至9mg/L，短程硝化過程被破壞，氨氮去除率僅為34%，即此時(shí)達(dá)到好氧顆粒污泥實(shí)現(xiàn)短程硝化的耐鹽極限。好氧活性污泥在經(jīng)過高鹽度廢水馴化后，即便增加曝氣時(shí)間到9h，也不會影響短程硝化反硝化的反應(yīng)效果。這表明，AOB對高鹽度廢水的適應(yīng)力量遠(yuǎn)強(qiáng)于NOB，相宜的鹽度能漸漸淘汰NOB，有利于短程硝化進(jìn)程。

3.2硫化物強(qiáng)化

硫化物對于NOB有可逆的抑制性作用，硫化物可以作為NOB的選擇性抑制劑，加快短程硝化工藝快速啟動(dòng)。常賾等運(yùn)用SBR反應(yīng)器處理模擬市政廢水，掌握反應(yīng)條件為低溶解氧〔（1.0±0.5）mg/L〕、低C/N（約為0.6）、溫度（23±2）℃、水力停留時(shí)間12h、進(jìn)水平均NH4+-N98mg/L，在短程硝化啟動(dòng)階段添加50mg/L的硫化物對NOB活性進(jìn)行抑制，試驗(yàn)第7天亞硝態(tài)氮積累率達(dá)到91%，之后始終穩(wěn)定在92%，實(shí)現(xiàn)了短程硝化的快速啟動(dòng)和穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3鐵離子強(qiáng)化

鐵是微生物生長的必要元素，且鐵離子也是氧化反應(yīng)的重要催化劑。在肯定閾值范圍內(nèi)，F(xiàn)e3+的添加能激活處于競爭劣勢的AOB，且能對NOB起到抑制作用，從而實(shí)現(xiàn)短程硝化。陳佼等通過構(gòu)建人工快速滲濾系統(tǒng)（CRI），討論Fe3+對CRI系統(tǒng)中NH4+-N、NO2--N、NO3--N、TN的影響，結(jié)果表明，在溫度為28℃、進(jìn)水NH4+-N為50mg/L的條件下，F(xiàn)e3+為7mg/L時(shí)最能有效提升CRI系統(tǒng)內(nèi)總氮的去除，與對比組相比，總氮去除率從32%提高至64.9%，亞硝酸鹽積累率達(dá)到31%，有氧段AOB數(shù)量提高3.86倍。添加肯定量的Fe3+可以提高AOB數(shù)量，促進(jìn)亞硝酸鹽積累，更多的氨氮通過短程硝化反硝化過程去除，因此，CRI總氮去除效果得以改善。

3.4鈣離子強(qiáng)化

呂永濤等在SBR反應(yīng)器接種一般活性污泥，探究Ca2+對短程硝化污泥顆粒培育的強(qiáng)化效果。掌握溫度為（26±2）℃，在DO大于2mg/L的條件下，添加50mg/LCaCl2，將進(jìn)水氨氮由110mg/L上升至300mg/L，經(jīng)31d運(yùn)行亞硝態(tài)氮積累率達(dá)83%，隨后亞硝態(tài)氮積累率保持在80%~85%，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的短程硝化。

掃描電鏡和粒徑分析表明，經(jīng)30d運(yùn)行反應(yīng)器消失結(jié)構(gòu)較為密實(shí)的污泥聚集體，運(yùn)行到60d細(xì)砂狀的短程硝化顆粒污泥消失，平均粒徑達(dá)168.6μm。討論表明，通過添加50mg/LCaCl2，一方面污泥表面Zeta電位由-21.4mV上升至-13.6mV，從而使得污泥顆粒間靜電斥力減小，污泥顆粒間更易聚集；另一方面，Ca2+的添加增大了EPS含量，胞外蛋白質(zhì)由26.82mg/g升至51.99mg/g，增多的胞外蛋白在Ca2+架橋作用下可結(jié)合形成高分子生物聚合體，二者共同作用強(qiáng)化了短程硝化顆粒污泥的形成。顆粒污泥具有更好的沉降性能，通過添加肯定量的Ca2+加快短程硝化污泥顆?；M(jìn)程，可以改善反應(yīng)器對污泥中AOB的截留力量，從而強(qiáng)化AOB的積累，提高短程硝化運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3.5羥胺強(qiáng)化

羥胺強(qiáng)化短程硝化主要表現(xiàn)在兩個(gè)方