生活污水生物脫氮技術的影響因素

廢水未經(jīng)處理或未經(jīng)處理排入水體后，會導致水體富營養(yǎng)化，水體中藍藻等浮游生物大量繁殖，水質惡化，水生態(tài)環(huán)境失衡。氨氧化細菌在氨氮進入水中時，可以利用水中的溶解氧將氨氮轉化為硝酸鹽氮，如硝酸鹽和亞硝酸鹽，亞硝酸鹽對人體有致癌作用。

傳統(tǒng)的生物脫氮技術主要包括好氧硝化和厭氧反硝化兩個過程。硝化過程中，硝化菌在好氧條件下通過氨化細菌將氨氮氧化為亞硝酸鹽氮，然后硝化菌將亞硝酸鹽氮氧化為硝酸鹽氮。氨化細菌和亞硝化細菌屬于自養(yǎng)細菌。反硝化作用是反硝化菌在缺氧條件下，通過還原反應將水中的硝態(tài)氮轉化為氮氣的過程。大多數(shù)反硝化細菌屬于兼性厭氧細菌，即在沒有分子氧的情況下，利用有機物作為碳源和電子供體，選擇硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮作為電子受體，實現(xiàn)硝態(tài)氮的最終還原。

近年來，各國學者對生物脫氮技術的研究不斷深入，發(fā)現(xiàn)不僅自養(yǎng)菌，異養(yǎng)菌也能參與硝化作用。在有氧條件下，一些微生物也能進行反硝化作用；特別是，發(fā)現(xiàn)在缺氧條件下，氨、亞硝酸鹽和硝酸鹽同時轉化為氮。

微生物的代謝、生長和繁殖受環(huán)境因素的影響。溫度、溶解氧、pH、有毒物質、負荷、游離氨對氨化細菌、硝化細菌、反硝化細菌都有一定的影響。

一、影響因素

1.1溫度

它對溫度硝化和反硝化有重要影響。有學者發(fā)現(xiàn)，當環(huán)境溫度為25℃時，氨氧化速率是15℃的1.5倍，但亞硝酸鹽的積累速率從90%增加到95%。同時發(fā)現(xiàn)，當環(huán)境溫度為20~35℃時，氨氧化所需的活化能較低，而當環(huán)境溫度為5~20℃時，所需的活化能較高。研究表明，當環(huán)境溫度升高時，SBR短程硝化系統(tǒng)可以促進短程硝化。當環(huán)境溫度為30℃時，其穩(wěn)定性較好，氨氮和亞硝酸鹽氮的積累速率較高。

1.2溶解氧

研究表明，氨氧化細菌和亞硝化細菌的氧飽和常數(shù)分別為0.2~0.4mg/L和1.2~1.5mg/L，表明氨氧化細菌的耗氧速率和氧親和力高于亞硝化細菌。當水中溶解氧較低時，亞硝化菌對溶解氧的競爭力低于氨氧化菌，因此溶解氧較低時亞硝化菌的活性受到抑制。當溶解氧濃度低于1.5mg/L時，氨氧化細菌的氧化速率降低，亞硝酸鹽氮的積累速率降低。因此，為了充分降解氨氮，在處理高氨氮廢水時，需要為微生物提供充足的氧氣。Ruiz等學者制備高氨氮廢水，研究溶解氧對硝化作用的影響。研究發(fā)現(xiàn)，當溶解氧濃度降低時，亞硝酸鹽氮積累緩慢。當溶解氧濃度為0.7mg/L時，亞硝酸鹽氮累積率為65%，達到較大值。亞硝酸鹽氮積累的過程，即溶解氧減少的過程，對氨氮的去除沒有影響。但當溶解氧降低到一定濃度時，氨氮的去除率降低，停止曝氣后出水可檢測到氨氮。

1.3有機碳源

作為異養(yǎng)兼性厭氧菌，在反硝化過程中需要為反硝化細菌提供充足的有機碳源，以保證反硝化過程。有機碳源通常包括廢水中含有的有機物，也包括作為有機碳源的甲醇、乙醇、葡萄糖等外加碳源。而且反硝化反應中外源碳源和廢水中所含有機碳源的效率往往不同，分子量越小，反硝化適用性越好。同時，在添加外部有機碳源時，要考慮碳源的經(jīng)濟性和實用性，便于有機碳源的添加。而當BOD/TN大于3時，往往說明碳源充足，無需額外添加。

1.4 pH值

pH對硝化過程的影響是明顯的，主要表現(xiàn)在以下兩個方面:一是氨化細菌的生長環(huán)境要求有一個合適的pH值；其次，水中游離氨和游離亞硝酸的濃度受pH值的影響。當游離氨和游離亞硝酸濃度過高達到一定值時，會抑制氨氧化細菌和亞硝化細菌的活性，從而影響硝化速率。當游離氨濃度低于一定值時，硝化細菌的活性不受抑制，導致硝化出水硝酸鹽濃度升高。因此，pH是影響硝化過程的主要因素之一，但要找到一個合適的pH值并不容易。有學者在一定溫度(28±1℃)下研究了pH(7.8~8.7)對短程硝化的影響，從而成功開發(fā)出一種新型的短程硝化生物脫氮系統(tǒng)。發(fā)現(xiàn)當溶液中游離氨的濃度在0.52 ~ 4.72mg/L之間時，硝化細菌的活性受到抑制。因此，當系統(tǒng)中pH值和游離氨濃度較高時，硝化細菌的活性受到抑制，短程硝化反硝化生物脫氮技術可以很好地實現(xiàn)。

1.5有毒有害物質

廢水中的有毒有害物質會對廢水的生物脫氮產(chǎn)生一定的影響，包括抑制硝化作用的重金屬、高濃度氨氮、硝態(tài)氮絡合陽離子、一些大分子有機物和一些含N、S元素的物質，如氰化物、苯胺等。這些有毒有害物質一方面干擾細胞代謝，另一方面破壞細菌，尤其是亞硝酸鹽細菌的初始氧化能力。

1.6FA(游離氨)和FNA(游離亞硝酸)

研究發(fā)現(xiàn)，當氨氮和亞硝酸鹽氮濃度較高時，亞硝化細菌的活性受到抑制。然而，Van等人發(fā)現(xiàn)游離氨和游離亞硝酸也能抑制亞硝化細菌的活性。

當游離亞硝酸濃度為0.4mg/L和0.02mg/L時，氨氧化細菌和亞硝化細菌分別受到抑制，因此游離亞硝酸更容易抑制亞硝化細菌。游離亞硝酸不僅能影響許多微生物的活性和生長速度，還能影響無水條件下微生物的種群結構。當游離氨濃度為0.1 mg/L和10 mg/L為150mg/L時，分別對亞硝化細菌和氨氧化細菌有抑制作用。當游離氨濃度為6mg/L時，亞硝化菌的生長完全被抑制。當游離氨濃度一定時，氨氧化細菌比亞硝化細菌生長得更好。游離氨對亞硝化菌的抑制是可逆的。當這種效應消失后，亞硝化菌可以逐漸恢復，而當亞硝化菌長期生長在高游離氨環(huán)境中，能夠適應這種環(huán)境，其活性可以慢慢恢復。

二。結束語

隨著生活水平的提高，人們越來越關注“生活污水處理”。廢水中的氮進入水體，導致水體富營養(yǎng)化，破壞水體中的微生物群落和生態(tài)結構。

環(huán)境因素對污水中氮的去除有重要影響。合適的溫度可以使脫碳過程穩(wěn)定，促進氨氮和亞硝酸鹽氮的積累。充足的氧氣可以保證高氨氮廢水處理過程中氨氮的充分降解；生物脫氮過程中pH的變化影響游離氨和游離亞硝酸的濃度，進而影響氨氧化細菌和亞硝化菌的活性。游離氨和游離亞硝酸對微生物的活性和生長速度有一定的影響，也能影響微生物的群落結構。(來源:華夏碧水環(huán)?？萍加邢薰?

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