污水厂的处理流程中的工艺细节管理（二十四）-生化池的运行细节15-北极星水处理网

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上周工艺细节管理对生物池的硝化反应进行了全面的细节讨论，这周开始对脱氮的第二步反硝化反应的工艺细节管理进行探讨，欢迎大家持续关注并参与讨论。

在传统的生物脱氮理论中，氮的去除需要经过氨氮在有氧条件下被硝化菌硝化为亚硝酸根和硝酸根，而后在缺氧环境中被反硝化菌利用有机物转换为氮气释放到空气中去，这样就完成了污水厂的对污水中的氮化合物的去除过程，也是生物脱氮的主流理论，现阶段大部分污水厂的生物脱氮工艺遵照这个传统理论进行设计建造，因此在污水厂的工艺运行中，管理人员需要按照这样的传统生物脱氮理论进行工艺运行的管理。现阶段也有新兴的脱氮理论在不断发展，但是应用面比较窄，要求工况条件高，没有大面积普及，在本系列中就不再展开讨论了，公众号今后在一些小的专题内会重点进行探讨。

基于这种传统理论的生物脱氮，前面的多篇文章讨论了氨氮硝化反应过程的工艺管理的细节内容，在工艺流程中完成了氨氮的硝化，出水指标的氨氮会达到排放标准，但是总氮指标还不能达到排放标准，因为总氮指标中不仅仅包含氨氮，还包含氨氮硝化以后产生的硝酸根这一类的氮族化合物，导致总氮不能达到排放标准，需要继续进行厂内的反硝化过程的工艺管理，才能实现总氮指标的达标排放。

基于传统理论的反硝化反应，是在溶解氧低于0.5mg/L的缺氧环境中，对水中的硝酸盐氮在反硝化菌的作用下，结合水中的易降解碳源，进行生化反应，释放出氮气的过程，以甲醇为碳源的反应方程式如下：

6H++6NO₃^-+5CH₃OH→3N₂↑+13H₂O+5CO₂↑

从反应方程式我们可以看到要完成硝态氮向氮气的转化，需要考虑几个因素的工程化的应用考虑，一个是充足的硝酸根，一个是足够的小分子碳源，还有就是缺氧环境，那么根据反应机理方程式在污水厂是如何实现的呢，来看看污水厂内的反硝化过程的工艺设置：

对于生物池内的反硝化过程，在污水厂的生物池内进行了专有区域的划分，在生物池的污水流向上的缺氧区设置在好氧区前端，缺氧区内为了保证反硝化的缺氧环境不设置充氧曝气装置，但是安装有搅拌推进器，以保障活性污泥不发生沉降，在搅拌器的作用下活性污泥保持悬浮状态，更好的和水中的硝态氮接触反应。由于氨氮的硝化反应是在好氧区的中后段进行的，缺氧区设置在好氧区前端，反硝化反应可以充分的利用进水中的易降解的碳源，减少因放置好氧区后端被好氧区消耗碳源的人为补充量，但是生活污水厂进水中的氮族还是以氨氮为主，硝态氮没有占主要成分，而好氧区才完成了氨氮的硝化作用，生成了大量的硝酸盐氮，污水厂利用内回流泵对这个矛盾实现了解决，设置在好氧段末端的内回流泵将进水中的氨氮经过好氧区域硝化反应生成硝酸盐氮大量的回流到缺氧区内，使缺氧区内的硝酸盐氮的含量增加，为反硝化反应提供了反应基础，实现了缺氧区的反硝化功能的发挥。

这就是污水厂内的生物池对反硝化反应的设置，污水厂利用了倒置后的硝化和反硝化流程，充分地利用了进水中的小分子碳源补充反硝化反应的碳源需求，利用了内回流泵补充了倒置后的反硝化区内的硝态氮不足造成反应难以向右进行的问题。可以说污水厂的工艺设计充分挖掘了污水中的有效碳源，在工艺运行中要对厂内的工艺设置情况进行深入的工艺机理的理解，在后续的工艺管理中，才能充分挖掘工艺细节达到反硝化微生物的反应的工艺环境要求，实现污水处理的总氮指标的稳定达标。

从工艺原理和污水厂的工艺设置上了解了生物池内的反硝化过程后，在实际运行中要注意工艺细节来保证污水厂的反硝化脱氮的工艺稳定运行，由于脱氮过程的分步进行，仅完成氨氮的硝化还不能保障总氮的达标，对反硝化过程仍然需要工艺细节上的管理，才能保障脱氮的顺利进行。对于反硝化的工艺细节管理需要从反硝化的反应机理，工程设置上进行工艺细节的挖掘，在日常的工艺运行中加以注意。

首先来从工艺原理的角度来对反硝化脱氮的工艺运行细节进行讨论。

1、反硝化的缺氧环境

生物池内的反硝化反应是一个缺氧反应，有氧原子的参与，但不是氧气参与，在方程式中可以看到，反应中的氧来自于硝酸盐氮中的氧原子，参与反硝化反应的反硝化菌属异养型兼性菌，在存在分子氧时，利用分子氧作为最终电子受体分解有机物；在无分子氧时，则利用NO₃^-或NO₂^-中的N⁵⁺和N³⁺作为电子受体，O^2-作为受氢体生成H₂O和OH^-，有机物则作为碳源及电子供体提供能量并得到氧化稳定。因此在反硝化区对溶解氧，也就是分子氧是要严格控制的，避免分子氧的存在对反硝化反应的影响，而对反硝化区溶解氧的控制主要在工程上有不设置曝气装置，使用推流搅拌器来保持活性污泥的悬浮态。

在工艺运行中，污水在城市地下管网的流动中，产生了一些跌水曝气，进入到污水厂以后在预处理段，在一些设置的高程差商也会产生跌水曝气，有些污水厂采用曝气沉砂池，曝气洗砂的方式也对污水中进行了充氧。这部分氧气不是特定充氧，但是也会对厌缺氧环境的低溶氧保持造成一定的影响，在运行中，可以检测预处理段的从进水到进入生物池前的最后阶段的溶氧变化，看是否存在溶氧升高的情况，必要时可以采取淹没出水，定期曝气，活性污泥系统厂内污水回流到集水井消耗水中的溶解氧等方式对进入到生物池的污水进行低溶氧的控制。

欢迎持续关注污水厂工艺流程中的工艺细节管理后续文章。

延伸阅读：

污水厂的处理流程中的工艺细节管理（五）-污水提升泵房的运行细节

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