硝化菌是一類具有硝化作用的自養(yǎng)化能細(xì)菌，包括亞硝酸鹽菌(AOB)和硝酸鹽菌(NOB)兩個生理菌群，硝化菌世代周期長，對溶解氧、水溫、有毒物質(zhì)敏感。在常見的污水處理系統(tǒng)的活性污泥中含量較低，但在脫氮過程中起著至關(guān)重要的作用，脫氮過程中沒有硝化就無法進行反硝化脫氮，因此硝化能力強弱直接關(guān)系到城市污水廠以及村鎮(zhèn)污水處理項目站點能否正常運行和能否出水達標(biāo)。而對于村鎮(zhèn)污水處理來說，除了需要增強污水處理過程中的硝化能力外，還有哪些環(huán)節(jié)需要特別注意呢?
目前，大部分污水處理廠通過延長污泥齡(SRT)來維持硝化菌的生長和繁殖，但SRT的延長，勢必會導(dǎo)致曝氣池和二沉池的池容擴大，增加基建費用。此外，工業(yè)企業(yè)偷排現(xiàn)象普遍存在，由于偷排廢水具有成分復(fù)雜、含難降解污染物多、毒性大等特點，硝化菌的硝化活性將受到抑制，導(dǎo)致污泥性狀變差，出水氨氮濃度升高。污水系統(tǒng)硝化功能崩潰后，需從其他生化處理單元投加新的活性污泥，時間長、工作量大，而通過投加富集的硝化菌可以有效解決上述問題，可以減輕崩潰后的硝化系統(tǒng)對污水處理系統(tǒng)正常運行的影響。此外硝化菌富集技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于污水處理系統(tǒng)崩潰和低溫的快速啟動的工程以及水產(chǎn)養(yǎng)殖的應(yīng)用中，硝化菌富集技術(shù)逐漸成為水處理方向和水產(chǎn)養(yǎng)殖方向的研究熱點，因此對硝化菌富集技術(shù)的研究顯得十分重要。
一、純菌擴大培養(yǎng)法
純菌擴大培養(yǎng)法是利用生物分離提取技術(shù)，首先獲得硝化菌純菌株，然后依據(jù)硝化菌的生物學(xué)特征以及營養(yǎng)生理特點，在硝化菌最適宜的生長環(huán)境條件下進行純化培養(yǎng)。純菌擴大培養(yǎng)法主要優(yōu)點為：純度高、濃度高、培養(yǎng)周期短、在短時間內(nèi)可以實現(xiàn)硝化菌的高密度培養(yǎng)、對污染物具有較強的特定性，在擴大培養(yǎng)過程中，以目標(biāo)污染物為唯一的氮源，經(jīng)過反復(fù)的篩選和訓(xùn)化后，可以達到高效降解目標(biāo)污染物的目的。缺點為：工序較多，操作復(fù)雜、菌種單一，在實際投加應(yīng)用中對新環(huán)境的適應(yīng)能力較弱，與土著微生物競爭過程中表現(xiàn)出不相容性，可能被逐漸取代、富集成本較高。目前國內(nèi)純菌擴大培養(yǎng)法的研究相對較少，主要應(yīng)用于處理特定目標(biāo)污染物或能適應(yīng)特定條件的硝化菌以及水產(chǎn)養(yǎng)殖等方面的研究。
二、活性污泥富集法
活性污泥富集法是以活性污泥中的硝化菌為富集菌種，在不同的污水處理工藝如序批式活性污泥法(SBR) ,厭氧好氧法A/O、周期循環(huán)活性污泥法(CASS)、膜生物反應(yīng)器(MBR)等運行條件下，通過控制硝化菌生長環(huán)境中的pH、溫度、溶解氧DO、營養(yǎng)物質(zhì)等條件，逐漸提高進水的基質(zhì)負(fù)荷來刺激硝化菌的生長，從而實現(xiàn)活性污泥中的硝化菌的富集。硝化污泥富集法的主要優(yōu)點為:工藝較為簡單易于操作、成本較低、可在線連續(xù)富集投加、可解決菌種量大運輸困難的問題，與純菌擴大培養(yǎng)法相比活性污泥富集法中的種群豐富，在實際的工程應(yīng)用中表現(xiàn)出更強的可行性。主要缺點為:與純菌擴大培養(yǎng)法相比，富集速率緩慢，富集周期較長、硝化菌的濃度較低、儲存成本較高。目前國內(nèi)外對活性污泥法的研究較為成熟，中試水平的研究也有很多，主要運用于污水處理系統(tǒng)的硝化強化等方面。
三、載體固定法
載體固定法主要是利用固定微生物技術(shù)將游離的硝化菌利用物理、化學(xué)的方法固定于選擇性的載體上，使其在載體上生長繁殖，從而達到硝化菌高度集中的目的。此法的主要優(yōu)點有：可以減小污水處理系統(tǒng)中的污泥量，從而減少污泥的處理成本等，同時也可避免二次污染，固定于載體活性污泥中的硝化菌更加穩(wěn)定，不易流失。缺點主要有:固定過程繁瑣，工藝操作復(fù)雜、固定周期不確定等。載體固定法在國內(nèi)外的研究也較多，主要運用于污水處理中脫氮方面的研究。
四、硝化菌富集的應(yīng)用
硝化菌富集的應(yīng)用主要緊密聯(lián)系于污水處理的研究，在污水處理系統(tǒng)中添加硝化菌或硝化污泥來提高系統(tǒng)中的硝化反應(yīng)速率，以實現(xiàn)縮短污泥齡或硝化系統(tǒng)快速恢復(fù)啟動的目的。此外在水產(chǎn)養(yǎng)殖中硝化菌可以起到凈化水質(zhì)的作用，所以在水產(chǎn)養(yǎng)殖中也具有實際的應(yīng)用價值