传统的生物脱氮过程由硝化反应和反硝化反应来实现，其反应的进行受到一定制约：一方面，自养硝化菌在大量有机物存在的条件下，对氧气和营养物的竞争不如好氧异养菌，从而导致异养菌占优势，使得氨氮不能很好地转化为亚硝酸盐或硝酸盐；另一方面，反硝化需要一定的有机物作电子供体1]上述硝化菌和反硝化菌的不同要求导致了生物脱氮反应器的不同组合，如硝化与反硝化由同一污泥完成的单一污泥工艺和由不同污泥完成的双污泥工艺。
组合填料
      组合填料在一定程度上发挥了半软性和软性填料的优点，适合可生化性较差及浓度较低的废水。其结构是将塑料圆片压扣改成双圈大塑料环，将醛化纤维或涤纶丝压在环的环圈上，使纤维束均匀分布；内圈是雪花状塑料枝条，既能挂膜，又能有效切割气泡，提高氧的转移速率和利用率，使水气生物膜得到充分交换，在水中的有机物得到处理。改变和克服了软性填料的中心散丝打结，抗拉力不均匀，运转时易断，纤维丝在水中难以横向展开，分布不均，偏向，生物结膜，实际比表面积低，使用寿命短等弊端。随着水处理水平的不断进步，组合式填料的种类也不断增加。适用于印染、造纸、制药、毛纺、地毯、棉纺、丝绸、化工、石油等工业废水和生活污水的好氧处理。还适用于麻纺、酒精、制糖、造纸、食品发酵等高浓度废水的厌氧处理。其优点是易结膜无堵塞现象，成膜时间是其他填料的一半，在18~30摄氏度条件下配比一定的成膜营养、菌种、气水比后，6-7天就能达到满负荷运行标准。

但是在一定的条件下，丝状菌大量繁殖，导致在絮凝体骨架外伸，絮凝体之间通过丝状菌桥接在一起，造成絮凝体的沉降困难，泥水分离效果差，也就是污泥膨胀，这就是丝状菌的劣性。而运行工艺管理就是要更好的利用丝状菌的良性作用，规避其劣性作用。根据微生物学的研究，在活性污泥中大约存在25~3种常见的丝状菌，其中能够引起污泥膨胀和生物泡沫的大概有15种丝状菌类型，这些丝状菌有着不同的生长环境的要求，在受到不同的外界的刺激的作用下，会大量繁殖，导致污泥膨胀。
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