硝化菌完全不具備這樣的功能，硝化菌不具有殺菌抑菌和分解有機物的功能，不會因為有硝化菌的存在影響異營菌的繁殖，相反過多的有機物和異營菌卻是硝化菌的天敵，被有機物侵占的濾材硝化菌無法在上面生長繁殖，因此隨著開缸時間的延長，陶瓷環(huán)等生物濾材會逐漸的被有機物殘渣覆蓋，魚缸的硝化能力會越來越弱，直到有一天所有的濾材都被占滿，硝化系統(tǒng)崩潰。所以定期清洗濾材對于硝化菌的培養(yǎng)是很有必要的。
氨氮、廢物、水處理一直是化學(xué)環(huán)境保護研究的重要課題之一。在控制氮污染物方面，國內(nèi)外主要采用生物脫氮技術(shù)。研究的熱點是如何改進傳統(tǒng)的硝化和反硝化工藝。特別是對于高濃度氨氮廢水，低碳源廢水迫切需要解決反硝化過程中碳源不足、總氮去除率低的問題，為高濃度氨氮廢水的高效生物脫氮提供了可行的途徑。
1、來源于低碳源廢水的高氨氮。
(1)焦化廢水。焦化廢水中含有高濃度氨氮和難降解有機化合物。進入生化裝置的污水中的COD一般為1200-1300mg/L，BOD5/COD為0.30.4，氨氮濃度一般為200-700mg/L（31）。生化處理后的外部排水中的COD為250-400mg，難以達到國家規(guī)定的排放標準。除了作為營養(yǎng)鹽消耗，氨氮幾乎沒有被清除。
（2）味精廢水。在味精的生產(chǎn)過程中使用了大量的液氨，使得排放廢水中的氨氮超標。離子交換提取谷氨酸后排放的谷氨酸母液為35-65g。經(jīng)硅藻土吸附聚合硫酸鋁混凝處理后，COD仍高達20-30g/L，氨氮濃度約為5-6g/L[410。
(3)垃圾滲濾液。垃圾滲濾液的成分比較復(fù)雜，不僅含有高濃度的有機物，還含有高濃度的氨氮、堿、重金屬等。在垃圾填埋初期，垃圾滲濾液具有良好的生化性能，BOD5/COD達到0.7左右。但是，隨著垃圾填埋時間的延長，垃圾滲濾液的COD減少(5.10mg/L)，其中生物難降解成分增多，可生化性降低，BOD5/COD較低(0.1-0.3)；同時，氨氮的濃度增加，高達1-2g/L，C和N的質(zhì)量比小于3(51.
(4)化肥廢水。化肥廢水中氨氮濃度為500-700mg/L，部分氨氮濃度為12g/L，COD濃度為400-500mg/L，C與N質(zhì)量比非常低。
（5）氣體廢水。在清洗、冷卻和凈化過程中，氣體會產(chǎn)生大量成分復(fù)雜的廢水。廢水中的COD和氨氮濃度較高，COD濃度為1200，1400mg/L，BODS濃度為400-500mg/L，氨氮濃度為20（）1250mg，/L，C和N的質(zhì)量比約為2L73。
(6)養(yǎng)殖廢水厭氧消化液。養(yǎng)豬廢水經(jīng)厭氧處理后，COD為1000-v1500mg/1。由于大多數(shù)可降解有機物在厭氧處理階段被去除，因此厭氧消化液的BOD5/COD降至0.19，可生化性很差。與此同時，氨氮在厭氧處理階段并沒有被去除，反而使其升高，氨氮濃度高達700-800mg/L，C與N的比值僅為0.2-0.3[]，
2存在傳統(tǒng)生物脫氮工藝問題。
下列傳統(tǒng)硝化一反硝化工藝問題：
(1)硝化細菌增殖速度緩慢,很難保持高生物濃度,導(dǎo)致系統(tǒng)的總水力停留時間(HRT)很長一段時間,低有機負荷,增加基礎(chǔ)設(shè)施投資和運營成本;(2)硝化過程是在氧氣條件下完成,需要大量的能源消耗;(3)反硝化過程需要一定數(shù)量的有機物質(zhì),廢水中的COD大部分是通過曝氣去除,所以需要額外的碳源;(4)為了保持系統(tǒng)的高生物濃度和獲得良好的脫氮效果,污泥回流和硝化液回流必須同時進行,增加功耗和運行成本;(5)抗沖擊能力弱,高濃度氨氮和亞硝酸鹽會抑制硝化細菌的生長;(6)為了中和硝化過程產(chǎn)生的酸度,需要添加堿中和,增加處理成本。傳統(tǒng)的生物脫氮過程是通過硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)來實現(xiàn)的，其反應(yīng)受到一定的限制:
一方面，在大量有機物質(zhì)的存在下，氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)的競爭不如氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)的競爭好，導(dǎo)致不同的細菌的優(yōu)勢，使亞硝酸鹽或硝酸鹽不能很好地轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽；另一方面，反硝化需要一定的有機物作為電子供體10]0以上硝化細菌和反硝化細菌的不同要求導(dǎo)致生物脫氮反應(yīng)器的不同組合，如同一污泥完成的單一污泥工藝和不同污泥完成的硝化和反硝化過程。前者通過使用分離的硝化和反硝化反應(yīng)器來實現(xiàn)交替的好氧區(qū)和厭氧區(qū)。如果硝化后需要返回硝化水；如果硝化前需要添加碳源作為電子供體，并增加處理成本。這一困境在城市污水處理中并不明顯，但在高氨和低碳廢水處理中非常突出。許多研究人員認為，在廢水生物實際脫氮過程中，只有當C和N的質(zhì)量比大于4時，反硝化細菌才能滿足碳源的需要，達到完全脫氮的目的。對于高氨氮和低碳廢水，廢水本身可以提供的碳源無法滿足，因為廢水中的C和N質(zhì)量比較低。
反硝化的要求，所以總氮的去除率不高。這是高氨氮、低碳源廢水處理中遇到的一大困難，采用傳統(tǒng)的生物脫氮工藝。
3研究高氮低碳廢水生物脫氮技術(shù)進展。
近年來，生物脫氮理論取得了很大進展。人們試圖突破生物脫氮的困境從各個方面,如發(fā)展短程硝化反硝化脫氮過程,發(fā)現(xiàn)生物化學(xué)過程氨和亞硝酸鹽/硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮氣在缺氧條件下,這個過程被稱為厭氧氨氧化(ANAMOX);一個新的生物脫氮過程,也就是說,半硝化,一個厭氧氨氧化過程,它有一個非常明顯的優(yōu)勢在需氧量和碳源,具有廣泛的應(yīng)用前景。
3.1硝化一反硝化短程。
短程硝化和反硝化是在亞硝酸鹽階段終止硝化過程，然后直接進行反硝化。早在1975年，在硝化過程中就發(fā)現(xiàn)了NOZ積累的現(xiàn)象，并提出了短程硝化和反硝化生物脫氮的概念，也稱為亞硝化生物脫氮。1986年，Suntherson[13]和其他小型試驗研究證明了通過NOZ路徑進行生物脫氮的可行性。與此同時，Turk和Mavinic[14]通過N02路徑研究并成功研究了推流前置反硝化活性污泥脫氮系統(tǒng)。
3.1.1反硝化短程硝化的優(yōu)點。
短程硝化一反硝化(見圖2)具有以下優(yōu)點:(1)硝化階段可節(jié)約25%的需氧量，降低能耗。(2)反硝化階段有機碳源可降低40%。理論上，硝化反硝化C與N的質(zhì)量比為2.861，亞硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化反硝化階段可降低40%的有機器碳。
(3)縮短反應(yīng)時間，降低反應(yīng)器體積。
(4)反硝化速率較高(N02的反硝化速率通常高于N03-63%左右)。
(5)減少污泥產(chǎn)量，硝化過程中污泥產(chǎn)量減少約3396-35%，反硝化過程中污泥產(chǎn)量減少約5596。
(6)降低了投堿量。
3.1.2由于廢水生物處理反應(yīng)器是開放的非純培養(yǎng)系統(tǒng)，如何控制N0中的硝化停止是實現(xiàn)短程生物脫氮的關(guān)鍵，這是影響其主要因素。硝化過程是由亞硝酸菌和硝酸菌共同完成的。完全亞硝化是不可能的，因為這兩種細菌在開放的生態(tài)系統(tǒng)中形成了密切的相互關(guān)系。短程硝化的標志是穩(wěn)定和高積累亞硝化率[Nq1N/（NO：1N+N031N）至少超過50%]。影響NOZ積累的主要因素是：
(1)溫度.生物硝化反應(yīng)的適宜溫度為20-30`C，一般低于15℃，硝化率降低。在12-14℃下，活性污泥中的硝化細菌活性受到嚴重抑制，導(dǎo)致NOZ積累度對亞硝化細菌和硝化細菌的活性有不同的影響。在15-30℃范圍內(nèi)，硝化過程中形成的NOZ可以完全氧化成N03，溫度超過30℃后又出現(xiàn)N研究積累[191
（2）溶解氧濃度O)濃度。亞硝化細菌和硝化細菌都是好氧細菌。人們普遍認為，只有當DO的濃度至少超過0.5mg/L時，才能更好地進行硝化，否則會抑制硝化。研究表明，在25℃的低溶解氧（0.5mg/L）條件下，亞硝化細菌的增長率幾乎是I的兩倍，補償了由于低溶解氧而導(dǎo)致的代謝活性降低，從NH3到NO的氧化過程沒有受到明顯影響；然而，硝化細菌的增殖率沒有得到任何改善，從NQ1N到NO：N的氧化過程受到嚴重抑制，導(dǎo)致N02的大量積累。
（3）pHopHop對亞硝化反應(yīng)的影響有兩個方面：一方面，亞硝化細菌的生長需要一個合適的pH環(huán)境；另一方面，pH值對游離氨的濃度有很大影響，從而影響亞硝化細菌的活性。適合亞硝化細菌生長的pH值約為8.0[211，適合生長的pH值約為6.017.5。如果反應(yīng)器中的反應(yīng)液pH值低于7，則會抑制整個硝化反應(yīng)。如果pH值上升到8以上，水中N街的濃度就會增加。硝化產(chǎn)產(chǎn)物中NO：N比率將增加，N街的積累將出現(xiàn)。此外，pH值對氨的形狀有很大影響，其反應(yīng)式如下：
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分子式游離氨(FA)濃度隨著pH值的增加而增加。(4)氨氮濃度與FA濃度不同。廢水中的氨分別存在于分子狀態(tài)和離子狀態(tài)下，F(xiàn)A對硝化有明顯的抑制作用。硝化桿菌是比亞硝化單胞菌，更容易受到FA的抑制。研究表明，如果FA濃度高于硝化細菌的抑制濃度而低于硝化細菌的抑制濃度，則[221，F(xiàn)A對硝化細菌的抑制濃度為0.1.0mg，對亞硝化細菌的抑制濃度為10.150mg/L。如果硝化細菌的抑制濃度高于硝化細菌的抑制濃度而低于硝化細菌的抑制濃度，亞硝化細菌可以正常增殖和氧化，而硝化細菌可以被抑制，導(dǎo)致N街道的積累。因此，當NH3在廢水中濃度較高且pH為堿性時，硝化細菌的活性被高游離氨抑制，很容易形成亞硝化型硝化。
(5)泥齡.泥齡表示活性污泥。