深度解析影响生物脱氮的主要因素

发布于：2016-10-18 10:29:18 来自：环保工程/水处理 [复制转发]

1、酸碱度（pH值）

大量研究表明，氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的适宜的pH分别为7.0～8.5和6.0～7.5，当pH值低于6.0或高于9.6时，硝化反应停止。硝化细菌经过一段时间驯化后，可在低pH值（5.5）的条件下进行，但pH值突然降低，则会使硝化反应速度骤降，待pH值升高恢复后，硝化反应也会随之恢复。

反硝化细菌最适宜的pH值为7.0～8.5，在这个pH值下反硝化速率较高，当pH值低于6.0或高于8.5时，反硝化速率将明显降低。此外pH值还影响反硝化最终产物，pH值超过7.3时终产物为氮气，低于7.3时终产物是N2O。

硝化过程消耗废水中的碱度会使废水的pH值下降（每氧化1g 将消耗7.14g碱度，以CaCO3计）。相反，反硝化过程则会产生一定量的碱度使pH值上升（每反硝化1g 将产生3.57g碱度，以CaCO3计）但是由于硝化反应和反硝化过程是序列进行的，也就是说反硝化阶段产生的碱度并不能弥补硝化阶段所消耗的碱度。因此，为使脱氮系统处于最佳状态，应及时调整pH值。

2、温度（T）

硝化反应适宜的温度范围为5～35℃，在5～35℃范围内，反应速度随温度升高而加快，当温度小于5℃时，硝化菌完全停止活动；在同时去除COD和硝化反应体系中，温度小于15℃时，硝化反应速度会迅速降低，对硝酸菌的抑制会更加强烈。

反硝化反应适宜的温度是15～30℃，当温度低于10℃时，反硝化作用停止，当温度高于30℃时，反硝化速率也开始下降。有研究表明，温度对反硝化速率的影响取与反应设备的类型、负荷率的高低都有直接的关系，不同碳源条件下，不同温度对反硝化速率的影响也不同。

3、溶解氧（DO）

在好氧条件下硝化反应才能进行，溶解氧浓度不但影响硝化反应速率，而且影响其代谢产物。为满足正常的硝化反应，在活性污泥中，溶解氧的浓度至少要有2mg/L，一般应在2～3mg/L，生物膜法则应大于3mg/L。当溶解氧的浓度低于0.5～0.7mg/L时，硝化反应过程将受到限制。

传统的反硝化过程需在较为严格的缺氧条件下进行，因为氧会同竞争电子供体，且会抑制微生物对硝酸盐还原酶的合成及其活性。但是，在一般情况下，活性污泥生物絮凝体内存在缺氧区，曝气池内即使存在一定的溶解氧，反硝化作用也能进行。研究表明，要获得较好的反硝化效果，对于活性污泥系统，反硝化过程中混合液的溶解氧浓度应控制在0.5mg/L以下；对于生物膜系统，溶解氧需保持在1.5mg/L以下。

4、碳氮比（C/N）

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Grady C.P.L.Jr推荐的不同的C/N对脱氮的效果的影响：

不同的C/N的脱氮效果

脱氮效果	COD/TKN	BOD5/NH3-N	BOD5/TKN
差一般好优	＜5 5~7 7~9 ＞9	＜4 4~6 6~8 ＞8	＜2.5 2.5~3.5 3.5~5 ＞5

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。

5、污泥龄（SRT）

污泥龄（生物固体的停留时间）是废水硝化管理的控制目标。为了使硝化菌菌群能在连续流的系统中生存下来，系统的SRT必须大于自养型硝化菌的比生长速率，泥龄过短会导致硝化细菌的流失或硝化速率的降低。在实际的脱氮工程中，一般选用的污泥龄应大于实际的SRT。有研究表明，对于活性污泥法脱氮，污泥龄一般不低于15d。污泥龄较长可以增加微生物的硝化能力，减轻有毒物质的抑制作用，但也会降低污泥活性。

6、循环比（R）

内循环回流的作用是向反硝化反应器内提供硝态氮，使其作为反硝化作用的电子受体，从而达到脱氮的目的，循环比不但影响脱氮的效果，而且影响整个系统的动力消耗，是一项重要的参数。循环比的取值与要求达到的效果以及反应器类型有关。有数据表明，循环比在50％以下，脱氮率很低；脱氮率在200％以下，脱氮率随循环比升高而显著上升；循环比高于200％以后，脱氮效率提高较缓慢。一般情况下，对低氨氮浓度的废水，回流比在200％～300％最为经济。

7、氧化还原电位（ORP）

在理论上，缺氧段和厌氧段的DO均为零，因此很难用DO描述。据研究，厌氧段ORP值一般在－160～－200mV之间，好氧段ORP值一般在+180mV坐右，缺氧段的ORP值在－50～－110mV之间，因此可以用ORP作为脱氮运行的控制参数。

8、抑制性物质

某些有机物和一些重金属、氰化物、硫及衍生物、游离氨等有害物质在达到一定浓度时会抑制硝化反应的正常进行。游离氨的抑制允许浓度：亚硝酸（Nitosomonas）为10～150mg/L，硝酸盐(Nitrobacter)为0.1～1mg/L。有机物抑制硝化反应的主要原因：一是有机物浓度过高时，硝化过程中的异养微生物浓度会大大超过硝化菌的浓度，从而使硝化菌不能获得足够的氧而影响硝化速率；二是某些有机物对硝化菌具有直接的毒害或抑制作用。

9、其他因素影响

生物脱氮系统涉及厌氧和缺氧过程，不需要供氧，但必须使污泥处于悬浮状态，搅拌是必需的，搅拌所需的功率对竖向搅拌器一般为12～16W/m3，对水平搅拌器一般为8W/m3。

10、生物脱氮过程中氮素的转化条件

生物脱氮过程包括氨氧化、亚硝化、硝化及反硝化，有机物降解碳化过程亦伴随着这些过程同时完成。综合考虑各项因素（如菌种及其增值速度、溶解氧、pH值、温度、负荷等）可有效减化和改善生物脱氮的总体过程。

生物脱氮反应与有机物好氧分解反应条件与特性

反应条件与特性	硝化	脱氮	有机物的好氧分解
亚硝化	硝化
有关微生物	主要为氨氧化菌（自养型细菌）	主要为亚硝酸氧化菌（自养型）	兼性厌氧菌约占半数	好氧性及兼性厌氧菌（异养型）
能源	化学能	化学能	有机物	有机物
氧源	O2	O 2	,	O2
DO	2mg/L以上	0或接近0	有氧存在
碱度	氧化1g 将消耗7.14g碱度	没有变化	还原1g 、将产生3.57g碱度	没有变化
氧的消耗	氧化1g 需要3.43gO2	氧化1g 需要1.14g的O2	分解1g有机物需要(TOD)0.58g 及0.35g	分解1g有机物(TOD)需要1gO2
最佳pH值	7~8.5	6.75	6~8	6~8
水温	最适宜的水温30℃
增值速度/d-1	0.21～1.08	0.28～1.44	好氧分解的0.4～0.5	1.2～3.5
分解速度	7mg	2～8	70~80mg BOD/(gMLSS·h)
产率	0.04~0.13mgVSS/ （能量转化率为5％～35％）	0.02~0.07mgVSS/ (能量转化率为10％～30％)	16％（CH3OH/C5H7O2N,质量）	16％（CH3OH/C5H7O2N,质量）

本文来源给排水处理技术与应用
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只看楼主我来说两句

贪吃的八戒沙发

好帖，感谢楼主分享！！

2017-01-15 14:37:15
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szg169 板凳

学习了，感谢分享！

2016-11-15 12:48:15
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