硝化反硝化，非常实用!

     

硝化反应      

     

在好氧条件下，通过自养型微生物亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用，将氨氮氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的过程，称为生物硝化作用。

硝化反应包括亚硝化和硝化两个步骤:

     

反硝化反应      

     

在缺氧条件下，由于兼性脱氮菌(反硝化菌)的作用，将NO2--N和NO3--N还原成N 2 的过程，称为反硝化。反硝化菌为异养型微生物，在缺氧状态时，反硝化菌利用硝酸盐中的氧作为电子受体，以有机物作为电子供体提供能量并被氧化稳定。

反硝化反应方程式为：

         NO ₂ ^- +3H( 电子供给体 - 有机物 )   →   0.5 N ₂ +H ₂ O+OH ^-

         NO ₃ ^- +5H( 电子供给体 - 有机物 )   →   0.5 N ₂ +2H ₂ O+OH ^-

     

短程硝化反硝化      

     

短程硝化是指NH3生成亚硝酸根，不再生产硝酸根；而由亚硝酸根直接生成N 2 ，称为短程反硝化。短程硝化反硝化是指NH 3 ---NO 2 ----N 2 ，即可以从水中氨氮去除的一种工艺。

影响因素：

1、 pH

硝化反应的适宜的 pH 值为 7.0 ～ 8. 0 之间，其中亚硝化菌 7 .0 ～ 7. 8 时，活性最好；硝化菌在 7. 7 ～ 8. 1 时活性最好。当 pH 降到 5.5 以下，硝化反应几乎停止。反硝化细菌最适宜的 pH 值为 7.0 ～ 7.5 之间。考虑到硝化和反硝化两过程中碱度消耗与产生的相互性，同步硝化与反硝化的最适的 pH 值应为 7.5 左右。

 

2 、溶解氧（ DO ）

硝化过程的 DO 应保持在 2 ～ 3mg/L ，反硝化过程的 DO 应保持 0.2 ～ 0.5mg/L 。

反应池内溶解氧的高低，必将影响硝化反应的进程，溶解氧质量浓度一般维持在 2 ～ 3mg/L ，不得低于 1mg/L ，当溶解氧质量浓度低于 0.5 ～ 0.7mg/L 时，氨的硝态反应将受到抑制。反硝化通常需在缺氧条件下进行，溶解氧对反硝化有抑制作用，主要是由于氧会与硝酸盐竞争电子供体，同时分子态氧也会抑制硝酸盐还原酶的合成及其活性。

 

3 、温度

生物硝化反应适宜的温度在 20 ～ 3 0 ℃，反硝化适宜温度在 30 ℃左右。

亚硝酸菌最佳生长温度为 35 ℃，硝酸菌的适宜温度为 20 ～ 40 ℃。 15 ℃以下时，硝化反应速度急剧下降。温度对反硝化速率的影响很大，低于 5 ℃或高于 40 ℃，反硝化的作用几乎停止。

4、  碱度

一般污水处理厂碱度应维持在 200mg/L 左右。

NH ₄ ⁺ +1.83O ₂ +1.98HCO ₃ ^- → 0.021C ₅ H ₇ O ₂ N+0.98NO ₃ ^- +1.04H ₂ O+1.884H ₂ CO ₃  

通过上述反应过程的物料衡算可知，在硝化反应过程中，将 1g 氨氮氧化为硝酸盐氮需约需耗 7.14g 碳酸氢盐（以 CaCO3 计）碱度。

NO ₃ ^- +1.08CH ₃ OH+0.24H ₂ CO ₃ → 0.06C ₅ H ₇ NO ₂   +0.47N ₂ +1.68H ₂ O+HCO ₃ ^-

在反硝化过程中，将 1g 硝酸盐氮还原成氮气，约产生 3.57g 碱（以 CaCO3 计），需要有机物（ BOD ₅ ）约为 2.86 g 。

微生物降解 1 mg 有机碳源 BOD ₅ ，约产生 0.1 mg 碱度（以 CaCO3 计）。

5 、碳氮比（ C/N ）

控制硝化过程的 5 ₅ /TKN<8 。

硝化细菌为自养菌，在硝化池中有机碳含量不宜过高，否则异养好氧菌繁殖速率过快，硝化菌难成为优势菌种；反硝化细菌为异养菌，有机碳源是反硝化细菌的电子供体提供者。有机碳源越充分， C/N 越高，反硝化作用越明显， TN 的去除率也越高。当 BOD ₅ /TN>3 时，碳源充足，无需补充外加碳源； BOD ₅ /TN< 3 时，需要补充外加碳源。

 

6 .  水力停留时间（ HRT ）

硝化 过程 HRT 可 控制在 4h ～ 10h 之间， 反硝化 HRT 可控制在 1 h ～ 4 h 之间 。

因 HRT 过短，反应池中各微生物种群没有充分的时间生长，污泥流失过快，硝化反应和反硝化反应都没有得到充分的进行。当 HRT 达到一定的值时，再增加 HRT ，对脱氮作用没有显著的效果。因为长 HRT 条件下，系统的有机负荷率降低，会使生物的内源呼吸加剧，影响污泥的活性，最终降低系统对污染物去除效果。

 

7.  污泥停留时间（ SRT ）

硝化过程的泥龄（ SRT ） 一般控制在 10 ～ 20 d 。

硝化菌的增殖速度很小，其最大比生长速率为  0.3 ～ 0.5d ^-1 ，为了维持池内一定量的硝化菌群，污泥停留时间必须大于硝化菌的最小世代时间。但是污泥停留时间太长，会导致系统有机负荷过低，许多微生物由于得不到所需要的营养会死亡。

比生长速率μ ：每小时单位质量的菌体所增加的菌体量称为菌体比生长速率

 

8 .  氧化还原电位（ ORP ）

硝化段 ORP 值一般在 +180mV 左右，反硝化段的 ORP 值在－ 50 ～－ 110mV 之间。  

氧化还原电位就是用来反映水溶液中所有物质表现出来的宏观氧化 - 还原性。越高，氧化性越强，电位越低，氧化性越弱。通过控制 ORP 可以间接控制溶解氧浓度，尤其氧化还原电位其在 DO 浓度比较低时， DO 较小的改变反映在氧化还原电位上变化较大。

 

9.  碳源投加量

每克甲醇、乙醇、乙酸、乙酸钠、葡萄糖对应的 COD 、 BOD ₅

	COD （ g/g ）	BOD 5 （ g/g ）
甲醇	1.4	1.05
乙醇	2.08	1.5
乙酸	1.06	0.71
乙酸钠	0.78	0.52
葡萄糖	1.06	0.8

 

   

—       END —