[科普中國]-生物脫氮

基本原理氨化反應(yīng)

氨化反應(yīng)是指含氮有機(jī)物在氨化功能菌的代謝下，經(jīng)分解轉(zhuǎn)化為 NH4+的過程。含氮有機(jī)物在有分子氧和無氧的條件下都能被相應(yīng)的微生物所分解，釋放出氨。2

硝化反應(yīng)硝化反應(yīng)由好氧自養(yǎng)型微生物完成，在有氧狀態(tài)下，利用無機(jī)氮為氮源將NH4+化成NO2-，然后再氧化成NO3-的過程。硝化過程可以分成兩個(gè)階段。第一階段是由亞硝化菌將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽（NO2-），第二階段由硝化菌將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽（NO3-）。3

反硝化反應(yīng)反硝化反應(yīng)是在缺氧狀態(tài)下，反硝化菌將亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮還原成氣態(tài)氮（N2）的過程。反硝化菌為異養(yǎng)型微生物，多屬于兼性細(xì)菌，在缺氧狀態(tài)時(shí)，利用硝酸鹽中的氧作為電子受體，以有機(jī)物（污水中的BOD成分）作為電子供體，提供能量并被氧化穩(wěn)定。3

主要影響因素（1）溫度

生物硝化反應(yīng)的適宜溫度范圍為20~30℃，15℃以下硝化反應(yīng)速率下降，5℃時(shí)基本停止。反硝化適宜的溫度范圍為20~40℃，15℃以下反硝化反應(yīng)速率下降。實(shí)際中觀察到，生物膜反硝化過程受溫度的影響比懸浮污泥法小，此外，流化床反硝化溫度的敏感性比生物轉(zhuǎn)盤和懸浮污泥的小得多。

（2）溶解氧

硝化反應(yīng)過程是以分子氧作為電子終受體的，因此，只有當(dāng)分子氧（溶解氧）存在時(shí)才能發(fā)生硝化反應(yīng)。為滿足正常的硝化效果，在活性污泥工藝運(yùn)行過程中，DO值至少要保持在2mg/L以上，一般為2~3mg/L。當(dāng)DO值較低時(shí)，硝化反應(yīng)過程將受到限制，甚至停止。

反硝化與硝化在溶解氧的需求方面是一個(gè)對立的過程。傳統(tǒng)的反硝化過程需要在嚴(yán)格意義上的缺氧環(huán)境下才能發(fā)生，這是因?yàn)镈O與NO3-都能作為電子受體，存在競爭行為。當(dāng)有DO存在時(shí)，不僅會抑制微生物對硝酸鹽還原酶的合成及其活性，而且會使反硝化菌優(yōu)先利用 DO作為電子終受體降解有機(jī)物。但是，在實(shí)際的工藝運(yùn)行過程中，由于氧傳遞的限制造成污泥絮體內(nèi)部存在部分缺氧環(huán)境，也就是說，曝氣池內(nèi)即使存在一定濃度的DO，反硝化反應(yīng)也有可能發(fā)生。研究表明，在實(shí)際活性污泥系統(tǒng)中只需將缺氧池DO控制在0.5mg/L 以下就能夠促使反硝化反應(yīng)的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)較好的反硝化效果。2

（3）pH

pH值是影響廢水生物脫氮工藝運(yùn)行的重要參數(shù)之一。多數(shù)實(shí)驗(yàn)表明，生物脫氮功能菌對 pH值的變化非常敏感，硝化菌的最適pH為 8.0~8.4，當(dāng)pH值不在6.0~9.6范圍，即高于9.6或低于6.0時(shí)硝化反應(yīng)將受到抑制而停止。

對于反硝化過程而言，反硝化反應(yīng)也需要維持一定的pH值，以使其達(dá)到最佳狀態(tài)，其最適 pH為7.0~8.5。發(fā)生有效反硝化作用的pH范圍為6.0~8.5，當(dāng)pH8.5時(shí)，反硝化效果受到影響，表現(xiàn)為反硝化速率的顯著下降。此外，反硝化反應(yīng)的終產(chǎn)物還受pH值的影響，不同的pH值將有不同的終產(chǎn)物，如pH>7.3 反應(yīng)終產(chǎn)物為 N2，而pH