硝化反硝化
在好氧条件下，通过自养型微生物(wù)亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用(yòng)，将氨氮氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的过程，称為(wèi)生物(wù)硝化作用(yòng)。
硝化反应包括亚硝化和硝化两个步骤:
在缺氧条件下，由于兼性脱氮菌(反硝化菌)的作用(yòng)，将NO2--N和NO3--N还原成N2的过程，称為(wèi)反硝化。反硝化菌為(wèi)异养型微生物(wù)，在缺氧状态时，反硝化菌利用(yòng)硝酸盐中的氧作為(wèi)電(diàn)子受體(tǐ)，以有(yǒu)机物(wù)作為(wèi)電(diàn)子供體(tǐ)提供能(néng)量并被氧化稳定。
反硝化反应方程式為(wèi)：
NO2-+3H(電(diàn)子供给體(tǐ)-有(yǒu)机物(wù)) → 0.5 N2+H2O+OH-
NO3-+5H(電(diàn)子供给體(tǐ)-有(yǒu)机物(wù)) → 0.5 N2+2H2O+OH-
短程硝化是指NH3生成亚硝酸根，不再生产硝酸根；而由亚硝酸根直接生成N2，称為(wèi)短程反硝化。短程硝化反硝化是指NH3---NO2----N2，即可(kě)以从水中氨氮去除的一种工艺。
影响因素：
1、 pH
硝化反应的适宜的pH值為(wèi)7.0～8.0之间，其中亚硝化菌7.0～7.8时，活性最好；硝化菌在7.7～8.1时活性最好。当pH降到5.5以下，硝化反应几乎停止。反硝化细菌最适宜的pH值為(wèi)7.0～7.5之间。考虑到硝化和反硝化两过程中碱度消耗与产生的相互性，同步硝化与反硝化的最适的pH值应為(wèi)7.5左右。
2、溶解氧（DO）
硝化过程的DO应保持在2～3mg/L，反硝化过程的DO应保持0.2～0.5mg/L。
反应池内溶解氧的高低，必将影响硝化反应的进程，溶解氧质量浓度一般维持在2～3mg/L，不得低于1mg/L，当溶解氧质量浓度低于0.5～0.7mg/L时，氨的硝态反应将受到抑制。反硝化通常需在缺氧条件下进行，溶解氧对反硝化有(yǒu)抑制作用(yòng)，主要是由于氧会与硝酸盐竞争電(diàn)子供體(tǐ)，同时分(fēn)子态氧也会抑制硝酸盐还原酶的合成及其活性。
3、温度
生物(wù)硝化反应适宜的温度在20～30℃，反硝化适宜温度在30℃左右。
亚硝酸菌最佳生長(cháng)温度為(wèi)35℃，硝酸菌的适宜温度為(wèi)20～40℃。15℃以下时，硝化反应速度急剧下降。温度对反硝化速率的影响很(hěn)大，低于5℃或高于40℃，反硝化的作用(yòng)几乎停止。
4、 碱度
一般污水处理(lǐ)厂碱度应维持在200mg/L左右。
NH4++1.83O2+1.98HCO3-→0.021C5H7O2N+0.98NO3-+1.04H2O+1.884H2CO3
NO3-+1.08CH3OH+0.24H2CO3→0.06C5H7NO2 +0.47N2+1.68H2O+HCO3-
在反硝化过程中，将1g硝酸盐氮还原成氮气，约产生3.57g碱（以CaCO3计），需要有(yǒu)机物(wù)（BOD5）约為(wèi)2.86g。
微生物(wù)降解1 mg有(yǒu)机碳源BOD5，约产生0.1 mg碱度（以CaCO3计）。
5、碳氮比（C/N）
控制硝化过程的5<>5/TKN<8。
硝化细菌為(wèi)自养菌，在硝化池中有(yǒu)机碳含量不宜过高，否则异养好氧菌繁殖速率过快，硝化菌难成為(wèi)优势菌种；反硝化细菌為(wèi)异养菌，有(yǒu)机碳源是反硝化细菌的電(diàn)子供體(tǐ)提供者。有(yǒu)机碳源越充分(fēn)，C/N越高，反硝化作用(yòng)越明显，TN的去除率也越高。当BOD5/TN>3时，碳源充足，无需补充外加碳源；BOD5/TN<3时，需要补充外加碳源。
6. 水力停留时间（HRT）
硝化过程HRT可(kě)控制在4h～10h之间，反硝化HRT可(kě)控制在1h～4h之间。
因HRT过短，反应池中各微生物(wù)种群没有(yǒu)充分(fēn)的时间生長(cháng)，污泥流失过快，硝化反应和反硝化反应都没有(yǒu)得到充分(fēn)的进行。当HRT达到一定的值时，再增加HRT，对脱氮作用(yòng)没有(yǒu)显著的效果。因為(wèi)長(cháng)HRT条件下，系统的有(yǒu)机负荷率降低，会使生物(wù)的内源呼吸加剧，影响污泥的活性，最终降低系统对污染物(wù)去除效果。
7. 污泥停留时间（SRT）
硝化过程的泥龄（SRT）一般控制在10～20d。
硝化菌的增殖速度很(hěn)小(xiǎo)，其最大比生長(cháng)速率為(wèi) 0.3～0.5d-1，為(wèi)了维持池内一定量的硝化菌群，污泥停留时间必须大于硝化菌的最小(xiǎo)世代时间。但是污泥停留时间太長(cháng)，会导致系统有(yǒu)机负荷过低，许多(duō)微生物(wù)由于得不到所需要的营养会死亡。
比生長(cháng)速率μ ：每小(xiǎo)时单位质量的菌體(tǐ)所增加的菌體(tǐ)量称為(wèi)菌體(tǐ)比生長(cháng)速率
8. 氧化还原電(diàn)位（ORP）
硝化段ORP值一般在+180mV左右，反硝化段的ORP值在－50～－110mV之间。
氧化还原電(diàn)位就是用(yòng)来反映水溶液中所有(yǒu)物(wù)质表现出来的宏观氧化-还原性。越高，氧化性越强，電(diàn)位越低，氧化性越弱。通过控制ORP可(kě)以间接控制溶解氧浓度，尤其氧化还原電(diàn)位其在DO浓度比较低时，DO较小(xiǎo)的改变反映在氧化还原電(diàn)位上变化较大。
9. 碳源投加量
每克甲醇、乙醇、乙酸、乙酸钠、葡萄糖对应的COD、BOD5
|
COD（g/g） |
BOD5（g/g） |
|
|
甲醇 |
1.4 |
1.05 |
|
乙醇 |
2.08 |
1.5 |
|
乙酸 |
1.06 |
0.71 |
|
乙酸钠 |
0.78 |
0.52 |
|
葡萄糖 |
1.06 |
0.8 |
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