思考:生物脫氮的深入探討(一)

思考：生物脫氮的深入探討（一）

北極星水處理網訊:總磷總氮在線設備的安裝使汙水廠對出水的總氮要進行嚴格的管理，那麼汙水廠的出水總氮要怎樣才能穩定達標呢？但是隨著各汙水廠對總氮的治理要求，對總氮的生物控制需要更深入的研究和更具備實操性的指導，這周公眾號對生物脫氮再進行深入的討論，和大家共同探討生物脫氮的汙水廠的實際應用。

在前面的文章裡我們了解氮是活性汙泥中的微生物生長的必需的營養元素，因此在微生物的生長過程中是需要一部分氮的，所需要的氮與生長所需的有機物，也就是BOD是成比例，一般來說微生物的生長對有機物和氮的需求如下：微生物每需要100g的BOD，一般要去除3至5g的氮，這也就是我們常說的100：5：1（1指生長所需的磷元素）的來源。如果汙水廠的進水中的比例符合這樣的比例，是非常好的營養比例，這種比例微生物只需要正常生長就是可以把水中的氮去除了。一般汙水廠的進水在100~150mg/L的BOD，就是說總氮應該在5~7.5 mg/L，但實際上我們的生活汙水是不可能有這麼低的總氮的。各個汙水廠都能從實際的運行數據中看出，總氮的進水濃度一般都高於這個比例數值，也就是說活性汙泥中的微生物所需要的氮遠遠低於進水中的氮。

那麼汙水中存在高於這個比例的氮濃度的時候，就要進行生物的脫氮反應，利用活性汙泥中的微生物把氮轉化為氮氣釋放到空氣中。這是將活性汙泥中的微生物的硝化步驟（把銨轉化為硝酸鹽）和反硝化步驟（把硝酸鹽轉化成氮氣）的組合，然後將硝酸鹽還原為氮氣。反應可以用化學式表示如下;

這個過程需要自養細菌（例如亞硝化單胞菌，硝化桿菌）和需氧條件。應該注意的是這個過程是自養細菌進行的，所以對碳源是沒有消耗的，但是需要氧氣的參與。因此我們的硝化反應主要來自於微生物中存在的硝化細菌和生物池裡提供的充足氧氣，這也就是說在汙水廠中氨氮的去除，是需要合理的活性汙泥濃度和充足的溶解氧量的。但是要注意這一類自養細菌的活動能力和硝化能力較弱，需要具有長汙泥齡的活性汙泥作為硝化的基礎。現在除了亞硝化單胞菌和硝化桿菌的經典硝化作用理論之外，還有越來越多的跡象表明其他微生物也在銨轉化為硝酸鹽中發揮作用，這也是近年來汙水處理的前沿科技探索的新型的硝化作用。

這個過程需要異養細菌，碳源的存在和缺氧條件（混合且不充氣）。通過化學計量，2.86gBOD足以還原1g硝酸鹽。然而，在實踐中，將需要至少4或5的BOD / N比。這也就是反硝化碳源的來源，很多汙水廠對總氮遲遲不降感到奇怪，或者想盡方法，但是往往忘記了反硝化的基本的要求，反硝化的異養過程是需要碳源參與的，按照BOD和氮的比例5：1的比例進行計算的，因此對於具備反硝化的工藝過程的汙水廠，但是總氮沒有下降，要進行這個比例的核算，如果確實不夠，就需要進行碳源的補充。優質的快速碳源一般為甲醇，乙酸鈉等。由於甲醇的保存難度大，危險性高，如果沒有附近的化工企業保證來源，一般採用化學性質穩定的乙酸鈉作為快速碳源。

我們來看兩種工藝的脫氮反應的過程：

這是我們通常所說的AO脫氮工藝，這種工藝有嚴格的缺氧和好樣的功能區域的劃分，硝酸鹽是由通過活性汙泥的內回流泵提升進入到缺氧池，而碳源是由進入缺氧池的進水中所含的碳源提供的。這種工藝在運行中需要注意的有：1、缺氧區的停留時間，2、混合液的汙泥濃度MLSS/MLVSS。3、內回流比。4、進水中的碳源含量是否滿足生物脫氮的5：1的比例。6、生物池的溫度（13~15℃為反應良好和較差的分界線）。這些項目在運行中需要進行是實際的檢測和歸納總結，判斷和確定最佳的運行參數。

這個是SBR工藝的總氮去除過程，在這個過程中，硝化段主要集中在曝氣階段，在曝氣階段，滿足了硝化作用的好氧條件，同時具有足夠多的汙泥濃度。而生物脫氮主要是在幾個環節可以實現反硝化的脫氨：１、在進水期進行混合攪拌。這個階段由於經過前端好氧周期所產生的大部分硝酸鹽在SBR池裡，而潷水體積一般只有總容積的20%～３０％，因此潷水後留下的大量的硝酸鹽可以在進水期間利用進水中的碳源進行反硝化。２、在曝氣反應期間通過曝氣，攪拌，曝氣，攪拌。。。這樣的間斷運行進行硝化反硝化的反應。３、設置選擇區，實現反硝化反應。

除去這兩種生物池的生物脫氮以外，還有氧化溝的生物脫氮，氧化溝的構型決定了在流動過程中，好氧和缺氧的間斷交織，如何進行合理的判斷氧化溝內的水流情況，區分好氧、缺氧區域，檢查短流的區域等，來進行控制反硝化的反應，是氧化溝的生物脫氮的重要控制內容。關於氧化溝的生物脫氮反應，近期有幾個項目正在同步開展調試，後期公眾號會有專門的文章針對氧化溝的生物脫氮進行細緻的討論，歡迎持續關注《治汙者說》公眾號並參與討論。

最後我們來了解一下在汙水處理工藝中，各種處理過程及操作對氮化合物去除效果的比較表：

汙水處理中各種過程及操作對氮化合物的影響表

原標題:生物脫氮的深入探討（一）

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