市政污水厂优化运行管理（四十四）

市政污水厂优化运行管理（四十四）

在具备反硝化工艺的污水处理流程中，运行管理人员需要了解在过程中影响反硝化效率的关键因素，这些关键因素对反硝化工艺的管控起到重要的作用，运行人员应建立对这些关键因素建立长期有效的监测，并根据长期监测数据进行污水厂内的反硝化工艺的运行控制。这些关键因素有：

1、 碳源

反硝化过程中，碳源作为电子提供者，需要适合反硝化过程中的微生物的使用，在反硝化过程中使用的碳源的类型需要针对性的选择易于生物降解的有机碳，易降解是碳源选择中需要重点考虑的，采用易降解碳源可以使活性污泥微生物中不占优势种群的异养反硝化菌能够快速获得碳源。

在反硝化过程中常用碳源主要有：甲醇、乙醇、乙酸、甘油、葡糖糖、采用工业副产品合成的复合碳源等。这些不同的碳源构成的有机物分子量的不同，具有不同的生物反应合成系数，造成微生物利用能力的不同，从而影响用于硝酸盐氮还原的底物比例，并且会对反硝化速率和效率的产生影响。碳源的投加取决于进水水质的碳氮比（C/N）：有效反硝化的最佳范围通常在5:1到10:1之间，如果进水的碳氮比低于5:1对反硝化的影响比较大，需要采取投加外部碳源的方式来补充反硝化过程所需。污水厂对碳源的投加策略可以采用连续与间歇投加（进水水质、水量日变化系数比较大的情况），单点与多点投加（池体结构工程切割过多，未形成完整的连续流的情况）等方式进行，通过连续和全流程的反硝化监测，进行合理的碳源投加点的布局，特别是现在反硝化已经实现了在线监测，可以在重点区域设置在线硝态氮的仪表，根据数据变化进行碳源的调整。

2、 溶解氧（DO）： 

活性污泥微生物处理流程的反硝化区域内，氧气的存在会抑制反硝化作用，由于有反硝化细菌是碱性菌种，反硝化菌在氧气充足的情况下，会优先使用氧气作为电子受体，展现了常规异养菌直接吸收降解碳源有机物的特性。因此在反硝化区域内的最佳溶解氧水平，通常低于0.3mg/L。在实际的运行控制中，多数污水厂常常会保持很低的出水氨氮，硝化反应进行的很彻底，好氧池末端的溶解氧过高的控制，造成硝化液中的溶解氧较高，这会造成对硝化和反硝化平衡的影响，运行人员应控制合理的氨氮去除能力，避免反硝化难以进行。一些污水厂通过采用在好氧段进行间歇曝气的方式，控制好氧段的低溶解氧，低浓度的溶解氧环境下可能发生同步硝化反硝化（SND），从而实现反硝化在好氧区域同步发生，这样可以充分利用进水中的碳源减少碳源的投加量。因此在反硝化工艺中采取精确控制溶解氧的措施至关重要，控制的精确程度决定了硝化还是反硝化作用的发生，并可以创造出节能型的同步硝化反硝化工艺的潜力。

3、 温度：

生物池内的环境温度影响着硝化和反硝化作用的微生物活性和酶的反应动力。对于脱氮生物反应的最佳温度范围是硝化和反硝化通常为28-32°C。我国各地受到不同维度的影响，可能会出现不同的生化池温度，特别是要注意寒冷季节的温度并不适应脱氮反应，因此在高纬度的污水厂冬季运行期间，要重点关注生物脱氮反应的进行程度，采用提高污泥浓度等措施弥补活性和反应动力的损耗情况。研究表明较低温度会显著降低反硝化速率，但是在硝化菌属中的一些细菌也是可以在较低温度下发挥作用，但速率通常较慢。例如，在10°C和15°C下，耐冷硝化菌 (Psychrotolerant Nitrifiers)和嗜冷硝化菌 (Psychrophilic Nitrifiers)的反硝化速率分别是30°C下速率的5%和10%。这两类菌能够在低温下生存和生长，但耐冷硝化菌最适生长温度通常仍在中温范围。它们对低温具有较强的耐受性，在低温条件下也能维持一定的硝化能力。而嗜冷硝化菌的最适生长温度在较低的范围（例如，通常低于15℃，甚至更低），并且在高于一定温度时其活性会下降。相比耐冷菌，它们更适应寒冷环境。  

4、 pH值： 

在市政污水厂中，污水进水的pH通常保持在中性的范围内，生物脱氮由于释放了H+会对系统的PH产生影响，因此在生物脱氮反应中需要对生物池内的pH进行管理，一般会在生物池内设置pH计来进行实时的监测。生物脱氮过程中，硝化反应的最佳pH值分为亚硝化单胞菌为7.0-8.0，硝化杆菌为7.5-8.0。反硝化的最佳pH值：通常为6.5-8.5。如果由于外部进水导致生物池内的pH值低于此范围会导致细菌活性显著下降，进而影响生物脱氮反应的进行。在硝化作用中会消耗碱度，根据进水氨氮含量的高低，会对生物池的pH值产生不同的下降影响，生物脱氮过程中，每氧化1mg的氨氮，硝化过程会消耗7.14mg的（以CaCO?计）碱度。但是在反硝化作用又会产生碱度，这有助于稳定系统内的pH值，每反硝化1mg的硝酸盐氮，反硝化过程增加3.6mg的（以CaCO?计）碱度。如果进水造成过低的pH值会抑制这两个过程，当生化池内的pH值受进水影响导致pH值低于6.0时，硝化作用停止。 

5、 硝酸盐和亚硝酸盐浓度： 

系统中存在高硝酸盐/亚硝酸盐浓度可能抑制反硝化作用，进水中含有高浓速度硝酸盐/亚硝酸盐会对系统产生不利的影响，但是过低硝酸盐会会限制反硝化速率，生物脱氮过程中由于硝化或反硝化不完全，可能会发生亚硝酸盐积累。

6、 水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）： 

水力停留时间HRT影响微生物与底物的接触时间，污泥停留时间SRT影响生化池内活性污泥的生物量浓度以及活性污泥中缓慢生长的硝化和反硝化细菌的在系统的停留时间，因此硝化作用需要较长的污泥停留时间，HRT和SRT是关键的设计和操作参数，通过影响反应动力学和微生物群落组成，直接影响生物营养物去除的效率。污水厂达到一定的负荷能力以后，HRT和SRT都发生了变化，这时候运行人员需要进行重新的核算，根据进水氮含量的变化，进水水量的变化，确定现阶段条件下污水厂能否稳定进行脱氮反应，能否在新的状态下的达标排放。