高氨氮廢水是我們經常會遇到的一種廢水，想要將污水中的氨氮去除，除了要了解各種脫氮原理，還要從經濟有效的角度來考慮選用哪種工藝，而生物脫氮技術恰恰符合以上條件，成為污水脫氮中最常見的工藝之一。今天我們就來聊一聊生物脫氮原理和主要控制參數。

污(wu)(wu)水(shui)中的(de)(de)(de)(de)氮主(zhu)(zhu)要以氨(an)氮和(he)有(you)機氮的(de)(de)(de)(de)形式存在，通(tong)常(chang)沒有(you)或只有(you)少量亞(ya)硝(xiao)酸鹽和(he)硝(xiao)酸鹽形式的(de)(de)(de)(de)氮。只有(you)不到(dao)20%~40%的(de)(de)(de)(de)氮在傳統的(de)(de)(de)(de)二級處理中被去除(chu)(chu)。污(wu)(wu)水(shui)生物處理脫氮主(zhu)(zhu)要是靠一些專性(xing)細菌實現氨(an)形式的(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)化(hua)，經過(guo)氨(an)化(hua)、硝(xiao)化(hua)、反硝(xiao)化(hua)過(guo)程，含氮有(you)機化(hua)合(he)物最終轉(zhuan)化(hua)為(wei)無害(hai)的(de)(de)(de)(de)氮氣，從污(wu)(wu)水(shui)中去除(chu)(chu)。

工(gong)藝(yi)原理(li)及過程

硝化(hua)(hua)菌(jun)把(ba)氨氮轉(zhuan)化(hua)(hua)為(wei)硝酸(suan)鹽(yan)的(de)過程稱(cheng)為(wei)硝化(hua)(hua)過程，硝化(hua)(hua)是(shi)一個兩(liang)(liang)(liang)步過程，分別(bie)利用了兩(liang)(liang)(liang)類微生物--亞硝酸(suan)鹽(yan)菌(jun)和硝酸(suan)鹽(yan)菌(jun)。這(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)兩(liang)(liang)(liang)類細菌(jun)統(tong)稱(cheng)為(wei)硝化(hua)(hua)菌(jun)，這(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)些(xie)(xie)細菌(jun)所利用的(de)碳(tan)源是(shi)CO32-、HCO3-和CO2等(deng)無(wu)機碳(tan)。第一步由亞硝酸(suan)鹽(yan)菌(jun)把(ba)氨氮轉(zhuan)化(hua)(hua)為(wei)亞硝酸(suan)鹽(yan)，第二步由硝酸(suan)鹽(yan)菌(jun)把(ba)亞硝酸(suan)鹽(yan)轉(zhuan)化(hua)(hua)為(wei)硝酸(suan)鹽(yan)。這(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)兩(liang)(liang)(liang)個反(fan)應過程都釋(shi)放能量，硝化(hua)(hua)菌(jun)就(jiu)是(shi)利用這(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)些(xie)(xie)能量合(he)成(cheng)新(xin)細胞(bao)和維持正常(chang)的(de)生命活動，氨氮轉(zhuan)化(hua)(hua)為(wei)硝態氮并不是(shi)去除氮而是(shi)減少了它的(de)需(xu)氧量。

反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)過(guo)程(cheng)是反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)菌(jun)(jun)異化(hua)(hua)硝(xiao)酸鹽(yan)(yan)(yan)的(de)(de)過(guo)程(cheng)，即由(you)硝(xiao)化(hua)(hua)菌(jun)(jun)產生的(de)(de)硝(xiao)酸鹽(yan)(yan)(yan)和亞硝(xiao)酸鹽(yan)(yan)(yan)在反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)菌(jun)(jun)的(de)(de)作用(yong)下(xia)，被(bei)還原(yuan)為(wei)(wei)氮(dan)氣(qi)后從水中(zhong)溢出的(de)(de)過(guo)程(cheng)。反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)過(guo)程(cheng)也分為(wei)(wei)兩步(bu)進(jin)行，第(di)(di)一步(bu)由(you)硝(xiao)酸鹽(yan)(yan)(yan)轉化(hua)(hua)為(wei)(wei)亞硝(xiao)酸鹽(yan)(yan)(yan)，第(di)(di)二(er)步(bu)由(you)亞硝(xiao)酸鹽(yan)(yan)(yan)轉化(hua)(hua)為(wei)(wei)一氧(yang)化(hua)(hua)氮(dan)、氧(yang)化(hua)(hua)二(er)氮(dan)和氮(dan)氣(qi)。同時，反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)菌(jun)(jun)利用(yong)含(han)碳有(you)機(ji)物(wu)和部(bu)分分硝(xiao)酸鹽(yan)(yan)(yan)轉化(hua)(hua)為(wei)(wei)氨(an)氮(dan)用(yong)于細胞合(he)成(cheng)，該碳源既可以是污水中(zhong)的(de)(de)有(you)機(ji)碳或細胞體(ti)內碳源，也可以外部(bu)投(tou)加。

生物脫(tuo)氮的(de)工藝控制

1）消(xiao)化過程（硝化菌(jun)）的(de)影響因素?

1. 溫度(du)：硝(xiao)化(hua)反應(ying)的(de)(de)(de)(de)最適(shi)宜溫度(du)范圍是30一35℃，溫度(du)不但(dan)影響(xiang)硝(xiao)化(hua)菌(jun)的(de)(de)(de)(de)比增長速(su)率(lv)，而且影響(xiang)硝(xiao)化(hua)菌(jun)的(de)(de)(de)(de)活性(xing)。溫度(du)低(di)于5℃，硝(xiao)化(hua)細菌(jun)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)命活動幾乎完(wan)全停止：在(zai)5一35℃的(de)(de)(de)(de)范圍內，硝(xiao)化(hua)反應(ying)速(su)率(lv)隨(sui)溫度(du)的(de)(de)(de)(de)升(sheng)高(gao)而加(jia)快(kuai)；但(dan)達到30℃后(hou)，蛋白質的(de)(de)(de)(de)變(bian)性(xing)會降(jiang)低(di)硝(xiao)化(hua)菌(jun)的(de)(de)(de)(de)活性(xing)，硝(xiao)化(hua)反應(ying)增加(jia)的(de)(de)(de)(de)幅(fu)度(du)變(bian)小(xiao)。對于同時去除有機物和進行硝(xiao)化(hua)反應(ying)的(de)(de)(de)(de)系(xi)(xi)統，溫度(du)低(di)于15℃時硝(xiao)化(hua)速(su)率(lv)會迅速(su)降(jiang)低(di)。低(di)溫對硝(xiao)酸(suan)菌(jun)的(de)(de)(de)(de)抑制作用更為強烈，因此(ci)在(zai)12～14℃的(de)(de)(de)(de)系(xi)(xi)統中(zhong)會出現(xian)亞硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)的(de)(de)(de)(de)積累。

2. 溶解(jie)(jie)氧(yang)：溶解(jie)(jie)氧(yang)濃(nong)度為0.5-0.7mg/L是硝(xiao)化(hua)(hua)菌可(ke)以(yi)忍(ren)受(shou)的(de)(de)(de)極限，溶解(jie)(jie)氧(yang)低于2mg/L條件下，氮有可(ke)能(neng)被完(wan)全硝(xiao)化(hua)(hua)，但需要較長的(de)(de)(de)污泥(ni)停(ting)留時(shi)(shi)間，因此一般應(ying)維持混合掖的(de)(de)(de)溶解(jie)(jie)氧(yang)濃(nong)度在(zai)2mg/L以(yi)上(shang)。對(dui)于同時(shi)(shi)去除有機物和進行硝(xiao)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)工藝，硝(xiao)化(hua)(hua)菌約占活性(xing)污泥(ni)的(de)(de)(de)5％左右，且大部分處于生物絮(xu)(xu)體的(de)(de)(de)內部。在(zai)這種情況下，溶解(jie)(jie)氧(yang)濃(nong)度的(de)(de)(de)增加將(jiang)會提高(gao)溶解(jie)(jie)氧(yang)對(dui)生物絮(xu)(xu)體的(de)(de)(de)穿透(tou)力，從而提高(gao)硝(xiao)化(hua)(hua)反應(ying)速率。

因(yin)此，在(zai)低(di)(di)泥(ni)齡條(tiao)件下，由(you)于(yu)含碳有機(ji)物(wu)氧(yang)(yang)(yang)化速(su)率的(de)增(zeng)加使耗(hao)氧(yang)(yang)(yang)速(su)率增(zeng)加，減少了溶(rong)(rong)解(jie)氧(yang)(yang)(yang)對(dui)生物(wu)絮體(ti)的(de)穿(chuan)透(tou)力，進而(er)降低(di)(di)了硝化反應(ying)速(su)率。相(xiang)反，在(zai)長泥(ni)齡條(tiao)件下，耗(hao)氧(yang)(yang)(yang)速(su)率較低(di)(di)，即使溶(rong)(rong)解(jie)氧(yang)(yang)(yang)濃(nong)度不高(gao)(gao)，也可保(bao)證溶(rong)(rong)解(jie)氧(yang)(yang)(yang)對(dui)生物(wu)絮體(ti)的(de)穿(chuan)透(tou)作用，從而(er)維持較高(gao)(gao)的(de)硝化反應(ying)速(su)率。因(yin)此當(dang)泥(ni)齡降低(di)(di)時，為(wei)維持較高(gao)(gao)的(de)硝化速(su)率，應(ying)該相(xiang)應(ying)提高(gao)(gao)溶(rong)(rong)解(jie)氧(yang)(yang)(yang)濃(nong)度。

3. pH值(zhi)和堿(jian)度：硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)菌對pH值(zhi)十(shi)分(fen)敏感，硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)反(fan)應(ying)(ying)的(de)最佳pH值(zhi)范圍是7.2-8.0，pH值(zhi)超出(chu)這個范圍時(shi)，硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)反(fan)應(ying)(ying)速率會(hui)明顯降低，低于6或高于9.6時(shi)，硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)反(fan)應(ying)(ying)將停止進(jin)行。另外，每硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)1g氦氮大約要消(xiao)耗7.14gCaCO3堿(jian)度，因(yin)此，如果污(wu)水沒有足夠的(de)堿(jian)度進(jin)行緩(huan)沖(chong)，硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)反(fan)應(ying)(ying)將導致(zhi)pH值(zhi)下降、反(fan)應(ying)(ying)速率減緩(huan)。

因(yin)此，保證硝化反應的(de)(de)正常進(jin)(jin)行(xing)，往(wang)往(wang)需要(yao)投(tou)加必(bi)要(yao)的(de)(de)堿(jian)量以(yi)維持適宜(yi)的(de)(de)pH值(zhi)。硝化菌經(jing)過(guo)一段時間的(de)(de)馴(xun)(xun)化后，硝化反應可以(yi)在較低(di)的(de)(de)pH值(zhi)條件下進(jin)(jin)行(xing)，但pH值(zhi)突然降低(di)也會引(yin)起硝化反應速度的(de)(de)驟(zou)降。有(you)研究表明，要(yao)使(shi)硝化反應的(de)(de)pH值(zhi)由7.0降低(di)到6.0，大約需要(yao)馴(xun)(xun)化10d。

4. 有(you)(you)(you)毒物(wu)(wu)質(zhi)：過高的(de)(de)氨氮、重金(jin)(jin)屬、有(you)(you)(you)毒物(wu)(wu)質(zhi)及某些(xie)有(you)(you)(you)機物(wu)(wu)對硝(xiao)(xiao)化反應(ying)都有(you)(you)(you)抑(yi)制(zhi)作用。一般情(qing)況下，重金(jin)(jin)屬和有(you)(you)(you)毒物(wu)(wu)質(zhi)主要抑(yi)制(zhi)亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸菌的(de)(de)生(sheng)長(chang)(chang)，個別物(wu)(wu)質(zhi)抑(yi)制(zhi)硝(xiao)(xiao)酸菌的(de)(de)生(sheng)長(chang)(chang)。有(you)(you)(you)機物(wu)(wu)濃度高時(shi)，異養(yang)菌的(de)(de)數量會(hui)大(da)大(da)超過硝(xiao)(xiao)化菌，從而阻礙氨向硝(xiao)(xiao)化菌的(de)(de)轉移，硝(xiao)(xiao)化菌能(neng)(neng)利(li)用的(de)(de)溶解氧也(ye)因異養(yang)菌的(de)(de)利(li)用而減少，硝(xiao)(xiao)化反應(ying)能(neng)(neng)順利(li)進行所要求(qiu)的(de)(de)BOD5值一般應(ying)低于20mg/L。因此，在(zai)培養(yang)和馴化硝(xiao)(xiao)化菌時(shi)，一定要注意氨氮、重金(jin)(jin)屬、有(you)(you)(you)毒物(wu)(wu)質(zhi)及有(you)(you)(you)機物(wu)(wu)的(de)(de)濃度，不使其產生(sheng)抑(yi)制(zhi)作用。

5. 泥齡(ling)：為(wei)保證反應器(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)存活(huo)并維持一定數(shu)(shu)量(liang)和性(xing)(xing)能的(de)(de)(de)硝化菌，活(huo)性(xing)(xing)污(wu)泥在其(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)停留時間SRT即(ji)泥齡(ling)必(bi)須大于(yu)硝化菌的(de)(de)(de)最小(xiao)世代(dai)周期，否則硝化菌的(de)(de)(de)流失率(lv)大于(yu)其(qi)繁殖率(lv)。最終使其(qi)從系(xi)統中(zhong)(zhong)數(shu)(shu)量(liang)越來越少。一般(ban)(ban)來說，系(xi)統的(de)(de)(de)泥齡(ling)應為(wei)硝化菌世代(dai)周期的(de)(de)(de)兩(liang)倍以上，一般(ban)(ban)不得小(xiao)于(yu)3一5d，冬季水溫(wen)低時要求泥齡(ling)更長(chang)，為(wei)保證一年四季都有(you)充分的(de)(de)(de)硝化反應，通常泥齡(ling)都大于(yu)10d。較長(chang)的(de)(de)(de)泥齡(ling)可增(zeng)強硝化反應的(de)(de)(de)能力，并可減輕有(you)毒物(wu)質刺激的(de)(de)(de)抑制作用。

6. 碳氮(dan)比(bi)C/N：在(zai)活性污(wu)泥(ni)系統中，硝(xiao)化菌(jun)一般(ban)只(zhi)占微(wei)生(sheng)(sheng)物總量的(de)5％左右，這是因為(wei)與異養菌(jun)相(xiang)比(bi)，硝(xiao)化菌(jun)的(de)產率低(di)。硝(xiao)化菌(jun)是一類自養菌(jun)，有機物濃度(du)不是其生(sheng)(sheng)長(chang)的(de)限制(zhi)因素(su)，如果有機物濃度(du)過(guo)高，會使(shi)生(sheng)(sheng)長(chang)速(su)率較快的(de)異氧菌(jun)迅速(su)繁殖，爭(zheng)奪混(hun)合液中的(de)溶解氧，從而使(shi)生(sheng)(sheng)長(chang)緩(huan)慢且好氧的(de)硝(xiao)化菌(jun)得不到(dao)優勢，降(jiang)低(di)硝(xiao)化速(su)率。

因(yin)此BOD5與TKN的(de)比值即碳氮比C/N，是反映活(huo)性污泥系(xi)統中異養菌(jun)與硝(xiao)化(hua)菌(jun)競爭底物和溶解氧能(neng)力的(de)指標，C/N不同直接影響脫氮效果。一般(ban)認為，處(chu)理系(xi)統的(de)BOD5負荷低于0.15BOD5/（MLVSS·d）時，硝(xiao)化(hua)反應才能(neng)正常(chang)進行。

（2）反(fan)硝化過程（反(fan)硝化菌）的影(ying)響(xiang)因素(su)?

1. 溫度：

反(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)反(fan)(fan)應(ying)的(de)最(zui)適宜溫(wen)(wen)度(du)(du)范是35一45℃。溫(wen)(wen)度(du)(du)對(dui)反(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)反(fan)(fan)應(ying)的(de)影響與(yu)反(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)設備的(de)類型(xing)(xing)（微生(sheng)(sheng)物懸浮生(sheng)(sheng)長型(xing)(xing)與(yu)附著生(sheng)(sheng)長型(xing)(xing)）及硝(xiao)酸鹽(yan)負荷有關。當溫(wen)(wen)度(du)(du)從20℃下(xia)降到(dao)達15℃時(shi)(shi)，為(wei)達到(dao)相同(tong)的(de)反(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)效果，生(sheng)(sheng)物轉盤和(he)活性污泥法(fa)的(de)水力停留時(shi)(shi)間則分別要提高到(dao)原來的(de)4.6倍和(he)2.3倍。

2. 溶解(jie)氧：

反(fan)(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)菌(jun)是兼性菌(jun)，既能(neng)(neng)進(jin)行(xing)有(you)氧(yang)(yang)呼(hu)吸，也能(neng)(neng)進(jin)行(xing)無(wu)氧(yang)(yang)呼(hu)吸。當水中同(tong)時(shi)存在分子(zi)態氧(yang)(yang)和硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽時(shi)，優先(xian)進(jin)行(xing)有(you)氧(yang)(yang)呼(hu)吸，這樣，反(fan)(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)菌(jun)會優先(xian)降解含碳有(you)機物，從而(er)抑(yi)制(zhi)硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽的(de)(de)還原(yuan)。所以為了保(bao)址反(fan)(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)反(fan)(fan)(fan)應(ying)的(de)(de)順利進(jin)行(xing)，必須保(bao)持(chi)嚴格的(de)(de)缺氧(yang)(yang)狀態，保(bao)持(chi)氧(yang)(yang)化(hua)還原(yuan)電位為-50一-110mV。另(ling)外，反(fan)(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)菌(jun)從有(you)氧(yang)(yang)呼(hu)吸轉為無(wu)氧(yang)(yang)呼(hu)吸的(de)(de)關鍵是合成無(wu)氧(yang)(yang)呼(hu)吸的(de)(de)酶，而(er)分子(zi)態氧(yang)(yang)的(de)(de)存在會抑(yi)制(zhi)這類酶的(de)(de)合成及其(qi)活性。

因此，為使反(fan)硝化(hua)反(fan)應正常進行(xing)，懸(xuan)浮型活性污泥系統中(zhong)的(de)(de)溶解氧(yang)應保持在(zai)0.2mg/L以下，由于生物膜對氧(yang)傳遞的(de)(de)阻力較大，即使合(he)液中(zhong)有一定量的(de)(de)DO，生物膜內層仍呈缺氧(yang)狀態(tai)而繼續進行(xing)反(fan)硝化(hua)，所(suo)以附著(zhu)型生物處理系統可(ke)以容許(xu)較高的(de)(de)溶解氧(yang)濃度（一般低于1mg/L）。

3. pH值：

硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)應的(de)(de)(de)最(zui)佳(jia)pH值(zhi)范(fan)圍(wei)(wei)是(shi)6.5一7.5，不適(shi)宜的(de)(de)(de)pH值(zhi)會影響反(fan)(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)菌的(de)(de)(de)生(sheng)長(chang)速率(lv)和反(fan)(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)酶(mei)的(de)(de)(de)活性。當pH值(zhi)低(di)于6.0或高于8.5時(shi)，反(fan)(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)應將受到強烈抑制。反(fan)(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)應會產生(sheng)部分堿(jian)度(du)，這(zhe)有助于將pH值(zhi)保持在所(suo)(suo)需要的(de)(de)(de)范(fan)圍(wei)(wei)內(nei)，并補充(chong)硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)過程中所(suo)(suo)消耗的(de)(de)(de)一部分堿(jian)度(du)。此外，pH值(zhi)還影響反(fan)(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)最(zui)終產物，pH值(zhi)>7.3時(shi)最(zui)終產物是(shi)氮氣，pH值(zhi)<7.3時(shi)最(zui)終產物是(shi)N2O。

4. 碳源有機物質：

反(fan)(fan)硝(xiao)化反(fan)(fan)應(ying)(ying)需要提供足夠的(de)碳源(yuan)(yuan)(yuan)，碳源(yuan)(yuan)(yuan)物(wu)質不同，反(fan)(fan)硝(xiao)化速率也將有區(qu)別。揮發(fa)(fa)性有機酸、甲(jia)醇、乙醇等(deng)是理想的(de)反(fan)(fan)硝(xiao)化反(fan)(fan)應(ying)(ying)碳源(yuan)(yuan)(yuan)物(wu)質，因(yin)此，啤酒污水等(deng)含揮發(fa)(fa)性有機物(wu)質的(de)污水可作為(wei)反(fan)(fan)硝(xiao)化反(fan)(fan)應(ying)(ying)脫氮的(de)碳源(yuan)(yuan)(yuan)，而以城市污水或內(nei)源(yuan)(yuan)(yuan)代謝(xie)物(wu)質作為(wei)反(fan)(fan)硝(xiao)化反(fan)(fan)應(ying)(ying)碳源(yuan)(yuan)(yuan)時(shi)的(de)反(fan)(fan)硝(xiao)化速率就要低得(de)多。

5. 碳(tan)氮比C/N：

理論上將1g硝酸(suan)鹽氮(dan)轉化為(wei)N2需要碳(tan)源(yuan)(yuan)物質BOD52.86g。因此，一(yi)般認為(wei)，當(dang)污水的BOD5/TKN值大(da)于(yu)4-6時，可認為(wei)碳(tan)源(yuan)(yuan)充(chong)足，不需要另外投加碳(tan)源(yuan)(yuan)，否則，應當(dang)投加甲(jia)醇(chun)或(huo)其他易降解有機物作為(wei)碳(tan)源(yuan)(yuan)。

6. 有毒物(wu)質：

鎳濃(nong)度(du)(du)大于0.5mg/L，亞硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)氮含量超過30mg/L或鹽(yan)度(du)(du)高于0.63％時都會(hui)抑制(zhi)反(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)化作(zuo)用。硫酸(suan)鹽(yan)含量過高會(hui)導致反(fan)硫化的(de)進行(xing)，進而影響(xiang)反(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)化的(de)正常進行(xing)，鈣(gai)和(he)氨的(de)濃(nong)度(du)(du)過高也會(hui)抑制(zhi)反(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)化作(zuo)用。