关于生物脱氮的分类、影响因素和主流工艺

北极星环保网讯:生物脱氮是指在微生物的联合作用下，污水中的有机氮及氨氮经过氨化作用、硝化反应、反硝化反应，最后转化为氮气的过程。其具有经济、有效、易操作、无二次污染等特，被公认为具有发展前途的方法，关于这方面的技术研究不断有新的成果报道。

分类

氨化反应

氨化反应是指含氮有机物在氨化功能菌的代谢下，经分解转化为NH4+的过程。含氮有机物在有分子氧和无氧的条件下都能被相应的微生物所分解，释放出氨。

硝化反应

硝化反应由好氧自养型微生物完成，在有氧状态下，利用无机氮为氮源将NH₄⁺化成NO₂^-，然后再氧化成NO₃^-的过程。硝化过程可以分成两个阶段。第一阶段是由亚硝化菌将氨氮转化为亚硝酸盐（NO₂^-），第二阶段由硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐（NO₃^-）。

反硝化反应

反硝化反应是在缺氧状态下，反硝化菌将亚硝酸盐氮、硝酸盐氮还原成气态氮（N2）的过程。反硝化菌为异养型微生物，多属于兼性细菌，在缺氧状态时，利用硝酸盐中的氧作为电子受体，以有机物（污水中的BOD成分）作为电子供体，提供能量并被氧化稳定。

主要影响因素

（1）温度

生物硝化反应的适宜温度范围为20~30℃，15℃以下硝化反应速率下降，5℃时基本停止。反硝化适宜的温度范围为20~40℃，15℃以下反硝化反应速率下降。实际中观察到，生物膜反硝化过程受温度的影响比悬浮污泥法小，此外，流化床反硝化温度的敏感性比生物转盘和悬浮污泥的小得多。

（2）溶解氧

硝化反应过程是以分子氧作为电子终受体的，因此，只有当分子氧（溶解氧）存在时才能发生硝化反应。为满足正常的硝化效果，在活性污泥工艺运行过程中，DO值至少要保持在2mg/L以上，一般为2~3mg/L。当DO值较低时，硝化反应过程将受到限制，甚至停止。

反硝化与硝化在溶解氧的需求方面是一个对立的过程。传统的反硝化过程需要在严格意义上的缺氧环境下才能发生，这是因为DO与NO3-都能作为电子受体，存在竞争行为。当有DO存在时，不仅会抑制微生物对硝酸盐还原酶的合成及其活性，而且会使反硝化菌优先利用DO作为电子终受体降解有机物。

但是，在实际的工艺运行过程中，由于氧传递的限制造成污泥絮体内部存在部分缺氧环境，也就是说，曝气池内即使存在一定浓度的DO，反硝化反应也有可能发生。研究表明，在实际活性污泥系统中只需将缺氧池DO控制在0.5mg/L以下就能够促使反硝化反应的发生，实现较好的反硝化效果。

（3）pH

pH值是影响废水生物脱氮工艺运行的重要参数之一。多数实验表明，生物脱氮功能菌对pH值的变化非常敏感，硝化菌的最适pH为8.0~8.4，当pH值不在6.0~9.6范围，即高于9.6或低于6.0时硝化反应将受到抑制而停止。

对于反硝化过程而言，反硝化反应也需要维持一定的pH值，以使其达到最佳状态，其最适pH为7.0~8.5。发生有效反硝化作用的pH范围为6.0~8.5，当pH8.5时，反硝化效果受到影响，表现为反硝化速率的显著下降。此外，反硝化反应的终产物还受pH值的影响，不同的pH值将有不同的终产物，如pH>7.3反应终产物为N2，而pH<7.3反应终产物为N2O。

（4）碳氮比

生物脱氮硝化与反硝化过程实际上是一个对立的统一体，这是由硝化菌和反硝化菌的自身属性决定的。硝化菌为自养微生物，代谢过程不需要有机物的参与，当存在高浓度有机物时，其对营养物质的竞争远弱于异养菌而产生抑制效果，硝化反应会因硝化菌数量的减少而受到限制。

所以，污水进水BOD5/TKN越小，硝化菌所占的相对比例就越大，这样就越有利于硝化反应的发生。反硝化菌是异养微生物，进行反硝化反应时需要有机碳源参与提供反应电子，因此，为实现真正意义上的生物脱氮，就必需有足够的碳源有机物。有关研究表明，废水进水中BOD5/TKN≥4~6时，可以认为反硝化碳源是充足的，不必外加碳源。

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