污水厂的处理流程中的工艺细节管理（十九）-生化池的运行细节10-北极星水处理网

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上一期对污水厂脱氮的进水基础的细节管理进行了探讨，这一周将从脱氮机理的方面进行污水厂的脱氮运行管理的细节讨论。

对于污水处理的全部过程，污水处理的科学家们通过近百年的不断地学习和认知，科学家将污水处理的活性污泥中的微生物的脱氮工艺的基本机理是依据污水中的氮元素从复杂有机物逐步转化为氮单质（氮气）的化学过程得出的，根据这个过程多个化学反应，把污水厂内氮元素的转化过程分解成几个部分，这几个部分基本是沿着污水中的存在的氮的复杂有机物转化过程依次进行的。

第一个部分是氨化过程，主要是对进入到污水厂的污水中的有机氮转化为氨氮的过程，污水中的有机氮是指以有机化合物形式存在的氮，如蛋白质、氨基酸、肽、尿素、有机胺、硝基化合物、重氮化合物等。城市生活污水中存在的有机氮主要是蛋白质及其分解产物一多肽和氨基酸。这个过程称为氨化过程，氨化过程对氧气参与没有特别的要求，在厌氧好氧的环境下都可以通过微生物来完成的，因此这个过程可以发生在污水厂外的污水输送管道内，在污水管道内的流动过程中，厌氧微生物会对有机氮化合物起到一定的氨化分解过程，也可以发生在进入到污水厂内进行，因此剩余的部分有机氮化合物会在污水厂内进一步进行氨化，最终形成氨氮形式的氮化合物。在污水厂中有一项凯式氮的检测指标，主要对进水中的有机氮和氨氮之和进行的检测，通过检测凯式氮指标，可以判定进水的C：N比例是否满足微生物生长所需的100：5的基本条件。一般的生活污水都会满足，工业废水中的成分复杂，需要针对这个数值进行检验，校核是否满足。

这个氨化过程，简单用化学表达式就是：有机氮→氨氮，过程中主要是各类微生物参与其中，由于生活污水中的有机氮所占的比例相对较小，因此在污水厂中没有针对有机氮的去除设置特定的工艺构筑物，主要依赖污水管道内的输送和A2O工艺的厌氧区，好氧区进行有机氮的氨化作用。由于含量较低，污水厂的运管人员也不将其作为重点的管控对象进行管理。需要注意的是，如果进水的凯式氮较高，氨氮较低的时候，说明有机氮含量高，就需要在工艺环节中考虑有机氮的氨化过程的控制。考虑到厌氧区停留时间较短且调控的参数较少，这个氨化过程主要考虑好氧区增加一部分曝气量满足氨化过程的氧气所需，这样好氧区的曝气量会有三个用途，降解有机物BOD，有机氮的氨化作用，氨氮的硝化作用，因此在有机氮较高的污水厂要注意曝气量的充足保障。

通过氨化作用后，污水中的有机氮转化为氨氮，和污水中原有的氨氮一起形成占绝对比例的氮族化合物－氨氮，研究发现氨氮向氮单质的转化有很多途径，在自然条件下比较常见的是硝化过程，也有短程硝化过程，由于其控制条件苛刻，在自然条件下难以重复再现，一般污水厂不把这个过程作为主要的工艺管控对象，我们要注意由于污水厂内的微生物种类及其复杂多样性，有充分的理由认为在实际中各种氮的转化途径都会有在生物池内发生，但是作为工艺条件苛刻的反应，污水厂的工艺控制是无法长期稳定保持的，因此在实际运行中，也不把这种难以稳定控制的反应作为主要的控制目标，对于污水厂的运行人员来说，需要对本厂内的工艺环境条件有充分的认知，不可盲目迷信各种脱离本厂现实条件宣传文案，把精力和财力投入到无法稳定实现和保持的项目中去，最终导致工艺的不稳定性更大，日常管理要基于本厂的实际条件，不可试图人为的创造和改变，这种人为的因素最终都不可长久延续，只能带来更复杂的环境改变，导致出水水质的异常。下面我们主要讨论污水厂内常见的硝化过程。

硝化过程是将氨氮在氧气参与的条件下通过硝化细菌（好氧自养型微生物）转化为亚硝酸盐和硝酸盐的氮族化合物的过程，这个过程在污水厂中称为硝化过程。从硝化过程的定义可以看到这个过程中关键的几个内容：一是需要氧气的参与，因此这个过程是需要在一个氧气充足的环境中进行的。污水之所以称为污水，是因为其中的有机污染物大量消耗水中溶解的氧气，导致水体中没有足够的氧气来维持复杂的生态系统的氧气所需，因此污水中的氧气是严重不足的，也就是说仅依靠污水自身是无法完成硝化反应的，所以需要采取额外的人工方式的曝气，强制性的给污水中提供氧气，以满足好氧自养型的硝化菌硝化过程的氧气所需。

从上面的分析可以了解到，硝化反应需要人工强制性的供给氧气，这样在污水厂中就只有一个合适的区域可以进行，那就是在生物池的好氧区域来完成这个硝化反应过程了。在前文提到生物池的好氧区域主要降解有机污染物BOD，加上氨氮的硝化，这样好氧区域就具备了两个功能，降解BOD和氨氮硝化，对好氧区域的管控就需要从这两个方面进行。在实际的运行中，污水厂的管理人员通过安放在曝气池出口位置的溶解氧仪来确定微生物对溶解氧的需求量是否充足，降解BOD/COD的好氧自养型细菌的能力较强，抵抗异常进水的毒性干扰也很强，因此一般通过末端的溶解氧高低，基本可以判断有机物的去除情况，但是硝化过程中的硝化菌能力较弱，进水毒性物质干扰作用明显，简单的通过溶解氧还不足以显示出氨氮的去除效果。随着污水处理检测探头技术的发展，在线的氨氮检测探头也进入到污水处理厂中，这样就可以通过氨氮检测探头检测好氧区域中段或者末端氨氮的变化，将生物池的好氧区域的功能完全进行监控起来，实现污水厂的生物处理的过程控制。

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