【知识分享】提高生物脱氮效果 ，你需要控制好这几个指标！

传统的生物脱氮机理认为：脱氮过程一般包括氨化、硝化和反硝化三个过程。

①氨化(Ammonification)：废水中的含氮有机物，在生物处理过程中被好氧或厌氧异养型微生物氧化分解为氨氮的过程；

②硝化(Nitrification)：废水中的氨氮在硝化菌（好氧自养型微生物）的作用下被转化为NO2-和NO3-的过程；

③反硝化(Denitrification)：废水中的NO2-和NO3-在缺氧条件下以及反硝化菌(兼性异养型细菌)的作用下被还原为N2的过程。

其中硝化反应分为两步进行：亚硝化和硝化。硝化反应过程方程式如下所示：

①亚硝化反应：NH4++1.5O2→NO2-+H2O+2H+

②硝化反应：NO2-+0.5O2→NO3- 

③总的硝化反应：NH4++2O2→NO3-+H2O+2H+ 

反硝化反应过程分三步进行，反应方程式如下所示(以甲醇为电子供体为例)：

第一步：3NO3-+CH3OH→3NO2-+2H2O+CO2

第二步：2H++2NO2-+CH3OH→N2+3H2O+CO2

第三步：6H++6NO3-+5CH3OH→3N2+13H2O+5CO2

A/O脱氮工艺主要特征是：将脱氮池设置在去碳硝化过程的前端， 一方面： 使脱氮过程能直接利用进水中的有机碳源而可以省去外加碳源； 另一方面： 则通过消化池混合液的回流而使其中的NO3-在脱氮池中进行反硝化进行去除。

因此工艺内回流比的控制是较为重要的，因为如内回流比过低，则将导致脱氮池中BOD5/NO3-过高，从而是反硝化菌无足够的NO3-或NO2-作电子受体而影响反硝化速率，如内回流比过高，则将导致BOD5/NO3- 或BOD5/NO3-等过低，同样将因反硝化菌得不到足够的碳源作电子供体而抑制反硝化菌的生长。

A/O工艺中因只有一个污泥回流系统，因而使好氧异养菌、反硝化菌和硝化菌都处于缺氧/好氧交替的环境中，这样构成的一种混合菌群系统，可使不同菌属在不同的条件下充分发挥它们的优势。 将反硝化过程前置的另一个优点是可以借助于反硝化过程中产生的碱度来实现对硝化过程中对碱度消耗的内部补充作用。

下图所示为A/O脱氮工艺的特性曲线

A/O工艺运行过程控制不要产生污泥膨胀和流失，其对有机物的降解率是较高的(90～95%)，缺点是脱氮效果较差。为了提高脱氮效果，A/O脱氮工艺主要控制几个因素：

1、MLSS

一般应在3000mg/L以上，低于此值A/O系统脱氮效果明显降低。

2、氨氮负荷

在硝化反应中氨氮负荷(氨氮的量实际值为有机氮与氨氮的和，也就是凯氏氮TKN)在0.05gTKN/(gMLSS•d)之下。

3、污泥负荷

要使硝化菌良好繁殖就要增大MLSS浓度或增大曝气池容积，以降低有机负荷，从而增大污泥龄。其污泥负荷率(COD/MLSS)应小于0.10~0.15KgCOD/KgMLSS•d。

4、污泥龄

在硝化反应中，影响硝化的主要因素是硝化菌的存在和活性，因为自养型硝化菌最小比增长速度为0.21/d;而异养型好氧菌的最小比增殖速度为1.2/d。前者比后者的比增殖速度小得多。要使硝化菌存活并占优势，要求污泥龄大于4.76d;但对于异养型好氧菌，则污泥龄只需0.8d。在传统活性污泥法中，由于污泥龄只有2～4d，所以硝化菌不能存活并占有优势，不能完成硝化任务。

5、曝气池进水碳源

进入硝化池BOD5值应控制在80mg/L以下，当BOD5浓度过高，异养菌迅速繁殖，与自养菌争夺氧气，并成为优势菌种，使硝化细菌不占优势，硝化反应降低直致崩溃。

6、内回流(硝化液回流)

内回流的大小直接影响反硝化脱氮效果，内回流增大，脱氮率提高，但内回流增大增加电能消耗增加运行费。内回流比一般控制在300~500%!

7、CN比

在脱氮过程中，C/N将影响活性污泥中硝化菌所占的比例。因为硝化菌为自养型微生物，代谢过程不需要有机质，所以污水中的BOD5/TKN越小，即BOD5的浓度越低硝化菌所占的比例越大，硝化反应越容易进行。硝化反应的一般要求是BOD5/TKN>5，COD/TKN>8,下表是GradyC.P.L.Jr推荐的不同的C/N对脱氮的效果的影响：

氨氮是硝化作用的主要基质，应保持一定的浓度，但氨氮浓度超过100～200mg/L时，会对硝化反应起抑制作用，其抑制程度随着氨氮浓度的增加而增加。

反硝化过程需要有足够的有机碳源，但是碳源种类不同亦会影响反硝化速率。反硝化碳源可以分为三类：第一类是易于生物降解的溶解性的有机物;第二类是可慢速降解的有机物;第三类是细胞物质，细菌利用细胞成分进行内源硝化。在三类物质中，第一类有机物作为碳源的反应速率最快，第三类最慢。

有研究认为，废水中BOD5/TKN≥4~6时，可以认为碳源充足，不必外加碳源。

8、硝化池溶解氧

DO>2mg/L，一般充足供氧DO应保持2～4mg/L，满足硝化需氧量要求，按计算氧化1gNH4+需4.57g氧。

9、水力停留时间

硝化反应水力停留时间>6h;而反硝化水力停留时间2h，两者之比为3:1，否则脱氮效率迅速下降。

10、pH与碱度

硝化反应过程生成HNO3使混合液pH下降，而硝化菌对pH很敏感，硝化最佳pH =8.0～8.4，为了保持适宜的PH就应采取相应措施，计算可知，使1g氨氮(NH3-N)完全硝化，约需碱度7.1g(以CaCO3计);反硝化过程产生的碱度(3.75g碱度/gNOx--N)可补偿硝化反应消耗碱度的一半左右。反硝化反应的最适宜pH值为6.5～7.5，大于8、小于7均不利。

11、温度

硝化反应20～30℃，低于5℃硝化反应几乎停止;反硝化反应20～40℃，低于15℃反硝化速率迅速下降。

因此，在冬季应提高反硝化的污泥龄ts，降低负荷率，提高水力停留时间等措施保持反硝化速率。

12、进水氨氮的浓度

硝化反应是将氨态氮转化为亚硝态氮，再亚硝酸菌氧化为硝态氮。有研究表明当氨氮浓度较低时，随着浓度的增加，氨氧化速率和亚硝酸氧化速率均增加，而且亚硝酸氧化速率增长较快，当浓度增大到一定程度，反应速率均减小。

平常运营过程中，总结的经验为氨氮起始浓度(好氧池前端)市政高于 100mg/l 硝化反应，工业高于 150mg/l 将受到一定程度抑制。(高氮氮废水可以通过回流稀释等避免起始浓度的影响，比如养殖，垃圾渗滤液等)

13、盐分

在生物法处理高盐含氮废水的过程中，盐分能够直接影响溶解氧浓度及氧气转移到液相的能力，引起硝化微生物新陈代谢功能、活性污泥沉降性、颗粒污泥以及生物膜结构改变，导致生物絮体或胞外聚合物解体从而影响硝化效率。

根据经验：硝化反应的氯小于2000mg/l 的情况下正常进行 ;当然如果进水比较稳定，可以驯化耐盐，耐氯，氯在5000mg/L也能正常进行。氯的影响在于波动性，如果进水波动大，硝化受的影响就大，很容易流失!

14、有毒有害物质(抑制物)

有毒有害物质对于所有微生物，细菌都是致命的作用。硝化细菌也不例外。下面介绍一下有毒有害物质:有毒有害物质是指抗生素等杀菌物质，也包含影响硝化反应酶活性的物质，比如重金属及其有机化合物。尽量防止这些物质进入系统。

抑制性物质：抑制硝化的物质主要有重金属、酚、硫脲及其衍生物、 游离氨、双氧水等。有毒有害物质对于微生物是致命的，所以在处理一些含有毒有害物质的污水时一定要做好预处理，防止有毒有害物质进入生化池。

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