污水處理技術(shù)篇：影響生物脫氮的主要因素

1、酸堿度（pH值）

大量研究表明，氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌的適宜的pH分別為7.0～8.5和6.0～7.5，當(dāng)pH值低于6.0或高于9.6時(shí)，硝化反應(yīng)停止。硝化細(xì)菌經(jīng)過一段時(shí)間馴化后，可在低pH值（5.5）的條件下進(jìn)行，但pH值突然降低，則會(huì)使硝化反應(yīng)速度驟降，待pH值升高恢復(fù)后，硝化反應(yīng)也會(huì)隨之恢復(fù)。

反硝化細(xì)菌zui適宜的pH值為7.0～8.5，在這個(gè)pH值下反硝化速率較高，當(dāng)pH值低于6.0或高于8.5時(shí)，反硝化速率將明顯降低。此外pH值還影響反硝化zui終產(chǎn)物，pH值超過7.3時(shí)終產(chǎn)物為氮?dú)?，低?/span>7.3時(shí)終產(chǎn)物是N2O。

硝化過程消耗廢水中的堿度會(huì)使廢水的pH值下降（每氧化1g將消耗7.14g堿度，以CaCO3計(jì)）。相反，反硝化過程則會(huì)產(chǎn)生一定量的堿度使pH值上升（每反硝化1g將產(chǎn)生3.57g堿度，以CaCO3計(jì)）但是由于硝化反應(yīng)和反硝化過程是序列進(jìn)行的，也就是說反硝化階段產(chǎn)生的堿度并不能彌補(bǔ)硝化階段所消耗的堿度。因此，為使脫氮系統(tǒng)處于*狀態(tài)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整pH值。

2、溫度（T）

硝化反應(yīng)適宜的溫度范圍為5～35℃，在5～35℃范圍內(nèi)，反應(yīng)速度隨溫度升高而加快，當(dāng)溫度小于5℃時(shí)，硝化菌*停止活動(dòng)；在同時(shí)去除COD和硝化反應(yīng)體系中，溫度小于15℃時(shí)，硝化反應(yīng)速度會(huì)迅速降低，對(duì)硝酸菌的抑制會(huì)更加強(qiáng)烈。

反硝化反應(yīng)適宜的溫度是15～30℃，當(dāng)溫度低于10℃時(shí)，反硝化作用停止，當(dāng)溫度高于30℃時(shí)，反硝化速率也開始下降。有研究表明，溫度對(duì)反硝化速率的影響取與反應(yīng)設(shè)備的類型、負(fù)荷率的高低都有直接的關(guān)系，不同碳源條件下，不同溫度對(duì)反硝化速率的影響也不同。

3、溶解氧（DO）

在好氧條件下硝化反應(yīng)才能進(jìn)行，溶解氧濃度不但影響硝化反應(yīng)速率，而且影響其代謝產(chǎn)物。為滿足正常的硝化反應(yīng)，在活性污泥中，溶解氧的濃度至少要有2mg/L，一般應(yīng)在2～3mg/L，生物膜法則應(yīng)大于3mg/L。當(dāng)溶解氧的濃度低于0.5～0.7mg/L時(shí)，硝化反應(yīng)過程將受到限制。

傳統(tǒng)的反硝化過程需在較為嚴(yán)格的缺氧條件下進(jìn)行，因?yàn)檠鯐?huì)同競(jìng)爭(zhēng)電子供體，且會(huì)抑制微生物對(duì)硝酸鹽還原酶的合成及其活性。但是，在一般情況下，活性污泥生物絮凝體內(nèi)存在缺氧區(qū)，曝氣池內(nèi)即使存在一定的溶解氧，反硝化作用也能進(jìn)行。研究表明，要獲得較好的反硝化效果，對(duì)于活性污泥系統(tǒng)，反硝化過程中混合液的溶解氧濃度應(yīng)控制在0.5mg/L以下；對(duì)于生物膜系統(tǒng)，溶解氧需保持在1.5mg/L以下。

4、碳氮比（C/N）

在脫氮過程中，C/N將影響活性污泥中硝化菌所占的比例。因?yàn)橄趸鸀樽责B(yǎng)型微生物，代謝過程不需要有機(jī)質(zhì)，所以污水中的BOD5/TKN越小，即BOD5的濃度越低硝化菌所占的比例越大，硝化反應(yīng)越容易進(jìn)行。硝化反應(yīng)的一般要求是BOD5/TKN＞5，COD/TKN＞8,下表是GradyC.P.L.Jr推薦的不同的C/N對(duì)脫氮的效果的影響：

不同的C/N的脫氮效果

氨氮是硝化作用的主要基質(zhì)，應(yīng)保持一定的濃度，但氨氮濃度超過100～200mg/L時(shí)，會(huì)對(duì)硝化反應(yīng)起抑制作用，其抑制程度隨著氨氮濃度的增加而增加。

反硝化過程需要有足夠的有機(jī)碳源，但是碳源種類不同亦會(huì)影響反硝化速率。反硝化碳源可以分為三類：*類是易于生物降解的溶解性的有機(jī)物；第二類是可慢速降解的有機(jī)物；第三類是細(xì)胞物質(zhì)，細(xì)菌利用細(xì)胞成分進(jìn)行內(nèi)源硝化。在三類物質(zhì)中，*類有機(jī)物作為碳源的反應(yīng)速率zui快，第三類zui慢。

有研究認(rèn)為，廢水中BOD5/TKN≥4~6時(shí)，可以認(rèn)為碳源充足，不必外加碳源。

5、污泥齡（SRT）

污泥齡（生物固體的停留時(shí)間）是廢水硝化管理的控制目標(biāo)。為了使硝化菌菌群能在連續(xù)流的系統(tǒng)中生存下來，系統(tǒng)的SRT必須大于自養(yǎng)型硝化菌的比生長(zhǎng)速率，泥齡過短會(huì)導(dǎo)致硝化細(xì)菌的流失或硝化速率的降低。在實(shí)際的脫氮工程中，一般選用的污泥齡應(yīng)大于實(shí)際的SRT。有研究表明，對(duì)于活性污泥法脫氮，污泥齡一般不低于15d。污泥齡較長(zhǎng)可以增加微生物的硝化能力，減輕有毒物質(zhì)的抑制作用，但也會(huì)降低污泥活性。

6、循環(huán)比（R）

內(nèi)循環(huán)回流的作用是向反硝化反應(yīng)器內(nèi)提供硝態(tài)氮，使其作為反硝化作用的電子受體，從而達(dá)到脫氮的目的，循環(huán)比不但影響脫氮的效果，而且影響整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力消耗，是一項(xiàng)重要的參數(shù)。循環(huán)比的取值與要求達(dá)到的效果以及反應(yīng)器類型有關(guān)。有數(shù)據(jù)表明，循環(huán)比在50％以下，脫氮率很低；脫氮率在200％以下，脫氮率隨循環(huán)比升高而顯著上升；循環(huán)比高于200％以后，脫氮效率提高較緩慢。一般情況下，對(duì)低氨氮濃度的廢水，回流比在200％～300％zui為經(jīng)濟(jì)。

7、氧化還原電位（ORP）

在理論上，缺氧段和厭氧段的DO均為零，因此很難用DO描述。據(jù)研究，厭氧段ORP值一般在－160～－200mV之間，好氧段ORP值一般在+180mV坐右，缺氧段的ORP值在－50～－110mV之間，因此可以用ORP作為脫氮運(yùn)行的控制參數(shù)。

8、抑制性物質(zhì)

某些有機(jī)物和一些重金屬、qin化物、硫及衍生物、游離氨等有害物質(zhì)在達(dá)到一定濃度時(shí)會(huì)抑制硝化反應(yīng)的正常進(jìn)行。游離氨的抑制允許濃度：亞硝酸（Nitosomonas）為10～150mg/L，硝酸鹽(Nitrobacter)為0.1～1mg/L。有機(jī)物抑制硝化反應(yīng)的主要原因：一是有機(jī)物濃度過高時(shí)，硝化過程中的異養(yǎng)微生物濃度會(huì)大大超過硝化菌的濃度，從而使硝化菌不能獲得足夠的氧而影響硝化速率；二是某些有機(jī)物對(duì)硝化菌具有直接的毒害或抑制作用。

9、其他因素影響

生物脫氮系統(tǒng)涉及厭氧和缺氧過程，不需要供氧，但必須使污泥處于懸浮狀態(tài)，攪拌是必需的，攪拌所需的功率對(duì)豎向攪拌器一般為12～16W/m3，對(duì)水平攪拌器一般為8W/m3。

10、生物脫氮過程中氮素的轉(zhuǎn)化條件

生物脫氮過程包括氨氧化、亞硝化、硝化及反硝化，有機(jī)物降解碳化過程亦伴隨著這些過程同時(shí)完成。綜合考慮各項(xiàng)因素（如菌種及其增值速度、溶解氧、pH值、溫度、負(fù)荷等）可有效減化和改善生物脫氮的總體過程。

生物脫氮反應(yīng)與有機(jī)物好氧分解反應(yīng)條件與特性