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污水生物脫氮

1.生物脫氮的基本原理

廢水生物脫氮利用自然界氮素循環的原理，在水處理構筑物中營造出適宜于不同微生物種群生長的環境，通過人工措施，提高生物硝化反硝化速率，達到廢水中氮素去除的目的，一般由三種作用組成：氨化作用、硝化作用和反硝化作用。

⑴氨化作用

未經處理的城市污水中的有機氮主要有蛋白質、氨基酸、尿素、胺類、氰化物和硝基化合物等。有機氮化合物在好氧菌和氨化菌的作用下被分解轉化為氨態氮。

⑵硝化反應

生物硝化反應是亞硝化菌、硝化菌將氨氮氧化成亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮，是由一群自養型好氧微生物通過兩個過程完成的：第一步先由亞硝酸菌將氨氮轉化為亞硝酸鹽，稱為亞硝化反應，第二步由硝酸菌將亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽。

⑶反硝化反應

生物反硝化反應是在缺氧狀態下，將硝化過程中產生的硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成氣態氮或氮氧化物的過程，它是一群異氧型微生物通過同化作用和異化作用來完成的。異化作用就是將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原成氮氣和氮的氧化物等氣體物質，主要是氮氣。而同化作用是反硝化菌將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原成氨氮供新細胞合成之用。

2.生物硝化過程的主要影響因素

影響生物硝化過程的環境因素主要有基質濃度、溫度、溶解氧濃度、pH值、以及抑制物質的含量等。

⑴碳氮比

對于硝化過程，碳氮比影響活性污泥中硝化細菌所占的比例，過高的碳氮比將降低污泥中硝化細菌的比例。

⑵溫度

溫度不但影響硝化菌的比增長速率，而且影響硝化菌的活性，亞硝化菌最佳的生長溫度為35℃，硝化菌的最佳生長溫度為 35～42℃。生物硝化反應的最佳溫度范圍為20～30℃，15℃以下硝化反應速率下降，5℃時反應基本停止。反硝化適宜的溫度范圍為20～40℃，15℃以下反硝化反應速率下降。

⑶溶解氧

硝化反應必須在好氧條件下進行，所以溶解氧的濃度也會影響硝化反應速率，一般建議硝化反應中溶解氧的質量濃度大于 2mg/L。

⑷pH值

在硝化反應中，每氧化1g氨氮需要7.14g堿度(以碳酸鈣計)，如果不補充堿度，就會使pH值下降。硝化菌對pH值的變化十分明顯，硝化反應的最佳pH值范圍為7.5～8.5，當pH值低于7時，硝化速率明顯降低，低于6和高于10.6時，硝化反應將停止進行。

⑸抑制物質

許多物質會抑制活性污泥過程中的硝化作用，例如：過高濃度的氨氮、重金屬、有毒物質以及有機物。對硝化反應的抑制作用主要有兩個方面：一是干擾細胞的新陳代謝，二是破壞細菌最初的氧化能力。

⑹泥齡

硝化過程的泥齡一般為硝化菌最小世代時間的2倍以上，生物脫氮過程泥齡宜為12～25d。

3.生物脫氮的典型工藝

生物脫氮的典型工藝主要有Sp工藝、氧化溝工藝和厭氧/好氧工藝(即A/O工藝)等，下面介紹一下A/O工藝。

⑴工藝流程

污水先進入缺氧池，再進入好氧池，同時將好氧池的混合液與部分二沉池的沉泥一起回流到缺氧池，確保缺氧池和好氧池中有足夠數量的微生物，同時由于進水中存在大量的含碳有機物，而回流的好氧池混合液中含有硝酸鹽氮，這樣就保證了缺氧池中反硝化過程的順利進行，提高了氮的去除效果。

⑵工藝特點

①流程簡單、構筑物少，基建費用低;②反硝化池不需外加碳源，降低了運行費用;③好氧池在缺氧池之后，可以使反硝化殘留的有機污染物得到進一步的去除，提高出水的水質，而缺氧池在前，污水中的有機碳被反硝化菌所利用，可減輕其后好氧池的有機負荷。

⑶影響因素

主要有水力停留時間、BOD5濃度、溫度、pH值、溶解氧、有機碳源及混合液回流比等。

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（責任編輯：昆凌）

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