導(dao)  讀 

有(you)機氮(dan)(dan)化合(he)物(wu)進(jin)入(ru)天(tian)然水(shui)(shui)體(ti)的途徑有(you)多種，其中城市污(wu)水(shui)(shui)、某些(xie)工(gong)業廢水(shui)(shui)和(he)農田(tian)排(pai)水(shui)(shui)是主(zhu)要的氮(dan)(dan)污(wu)染(ran)源，未經處(chu)(chu)理的城市污(wu)水(shui)(shui)中，氮(dan)(dan)污(wu)染(ran)物(wu)主(zhu)要是有(you)機氮(dan)(dan)和(he)氨氮(dan)(dan)。對于氨氮(dan)(dan)常用(yong)的物(wu)化法有(you)吹脫法、折點加氯(lv)法，以下就生(sheng)物(wu)法脫氮(dan)(dan)做簡單分享。處(chu)(chu)理廠共(gong)1669座，村鎮污(wu)水(shui)(shui)處(chu)(chu)理廠共(gong)1830座。

一、生物脫氮基礎回顧

理論上脫氮機理分為(wei)氨(an)化、硝化、反(fan)硝化。如下：

1.氨化作(zuo)用

有(you)機氮化(hua)合物在氨(an)(an)化(hua)菌作(zuo)用(yong)下(xia)，分(fen)解(jie)轉化(hua)為氨(an)(an)氮，稱為“氨(an)(an)化(hua)作(zuo)用(yong)”。氨(an)(an)化(hua)作(zuo)用(yong)是脫出(chu)羧基和氨(an)(an)基的(de)過程(cheng)。 

氨化(hua)菌是異養菌（需要(yao)一定碳(tan)源），有(you)好(hao)氧(yang)菌、兼性菌和厭氧(yang)菌，因(yin)此有(you)機(ji)氮很容易被氨化(hua)。

2、硝(xiao)化作用

一(yi)是亞(ya)硝(xiao)酸菌利用氧將氨氮轉(zhuan)化為亞(ya)硝(xiao)酸氮；

二是硝(xiao)酸菌利用(yong)氧將(jiang)亞(ya)硝(xiao)酸氮轉化為硝(xiao)酸氮，這(zhe)一過程統稱硝(xiao)化。

（1）硝(xiao)化過程(cheng)

亞硝酸菌(jun)(jun)(jun)(jun)和(he)(he)硝酸菌(jun)(jun)(jun)(jun)均為化(hua)能自養菌(jun)(jun)(jun)(jun)，統稱硝化(hua)細菌(jun)(jun)(jun)(jun)。屬(shu)革蘭(lan)氏(shi)染色陰性(xing)、不生芽孢的短干菌(jun)(jun)(jun)(jun)和(he)(he)球(qiu)菌(jun)(jun)(jun)(jun)，以CO2為碳源(yuan)，從無(wu)機(ji)物的氧(yang)化(hua)中獲取能量。生長速率很低（因(yin)為NH4+-N和(he)(he)NO2--N氧(yang)化(hua)過程產能底）。

（2）影響(xiang)硝(xiao)化反應(ying)的環境因素

溫度(du)：影響(xiang)硝化(hua)細菌(jun)的比增長速率，及(ji)活性。一般4—45℃，最佳30℃。

溶(rong)解氧(yang)：硝化細菌——好氧(yang)菌，DO影(ying)響反應速(su)率和(he)細菌增長速(su)度。一般(ban)DO≥2mg/L。

堿度和pH：如反應式，硝化過程產生[H+]，消耗堿度，pH會下(xia)降。硝化細(xi)菌(jun)對pH相當敏感（亞硝酸菌(jun)pH=7.7—8.1活性(xing)最強(qiang)，硝酸菌(jun)pH=7.0—7.8活性(xing)最強(qiang)），pH不適宜時活性(xing)急劇下(xia)降，pH值波動(dong)是致命的。

C/N比(bi)：硝化細菌(jun)比(bi)增速率很慢，比(bi)其它異養菌(jun)底一個數量(liang)級(ji)，污(wu)水中的(de)C/N過高（COD/TKN=10—15），對硝化細菌(jun)基(ji)質競爭不利。

泥齡：短時易被洗脫排出。

有毒(du)物(wu)質：常(chang)規毒(du)物(wu)對(dui)(dui)其(qi)有害，氨及(ji)亞硝(xiao)酸對(dui)(dui)其(qi)也有毒(du)性，消化(hua)污(wu)泥上清(qing)液(ye)回流(liu)水(shui)就抑制活性20%左右。

3、反硝化(hua)作用(yong)

在(zai)缺氧/厭氧條件下，兼(jian)性異養(yang)菌將(jiang)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)氮(dan)又轉化(hua)為亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)氮(dan)、繼而還原為氮(dan)氣（N2、N2O、NO）釋放(fang)出(chu)來，這一(yi)階(jie)段(duan)使(shi)氮(dan)脫除，叫反硝(xiao)(xiao)化(hua)。

（1）反(fan)硝化(hua)過程(cheng)

反(fan)硝化(hua)細菌(jun)(jun)—異養(yang)兼(jian)性厭氧菌(jun)(jun)，自然界很多。包括變形桿(gan)菌(jun)(jun)、假單胞桿(gan)菌(jun)(jun)、小球(qiu)菌(jun)(jun)。在(zai)有(you)(you)分子氧（O2）存在(zai)時，利(li)用O2呼吸降解有(you)(you)機物，無(wu)O2時利(li)用NO2-、NO3-作為電子受體。

NOx-N的(de)還原包(bao)括同化(hua)(hua)作(zuo)用(yong)（合成細胞）和異(yi)化(hua)(hua)作(zuo)用(yong)（分解脫氮(dan)(dan)為N2），異(yi)化(hua)(hua)反硝化(hua)(hua)為主，占到(dao)總脫氮(dan)(dan)量(liang)的(de)70—75%。

（2）影(ying)響(xiang)反硝化反應的(de)環境(jing)因素

溶(rong)解氧：抑制反硝(xiao)化(hua)菌活性，與硝(xiao)態氮競爭電子供體。一般DO＜0.3mg/L。另外，反硝(xiao)化(hua)菌體內(nei)某些(xie)酶(mei)只有在有氧條件(jian)下合成，所以要求(qiu)好(hao)氧厭氧交替工作。

堿(jian)度和pH：反(fan)硝(xiao)化過(guo)程產生[OH-]，積累堿(jian)度，正好(hao)補充硝(xiao)化過(guo)程中消耗的(de)堿(jian)度。反(fan)硝(xiao)化細(xi)菌對pH也敏感，適宜pH=7.0—7.5活性最強，pH不適宜時活性下(xia)降，pH值波動(dong)是(shi)致命的(de)。

碳源有機物(wu)：有機物(wu)是(shi)反(fan)硝化反(fan)應的碳源，也是(shi)電子(zi)供(gong)體，消耗(hao)量很大(da)。要求原水中提供(gong)或人工加入。

C/N比：理論(lun)上，還原1g硝酸氮(dan)——需要(yao)碳源2.86g（BOD5），一般原水中的都不夠。

有毒物質：反硝(xiao)化(hua)細菌(jun)抗毒性(xing)能(neng)力＞硝(xiao)化(hua)細菌(jun)，與一般(ban)好氧(yang)異養菌(jun)相同。所以(yi)毒性(xing)瓶頸(jing)在消化(hua)過(guo)程(cheng)。

二、污水生物脫氮的基本條件

對(dui)于生物脫(tuo)氮所需(xu)要具備(bei)的基(ji)本條(tiao)件，久經沙場的水(shui)污師們，有這樣(yang)的形容：

C/N比值是判別能否有效脫氮(dan)的(de)重要指標。從理論上講，C/N≥2.86就能進行(xing)生(sheng)物脫氮(dan)，但一般認為，C/N≥3.5才能進行(xing)有效脫氮(dan)。

要達到生物脫氮(dan)的目的，完全(quan)硝化(hua)是先決條件(jian)，充足的碳源是基本保障。

首先硝化得(de)進行，至于(yu)反硝化，碳源是關鍵(jian)。還(huan)有回(hui)流(liu)比、缺氧池的(de)大小(xiao)等。

三、實(shi)例解(jie)答(da)

案例(li)一：規(gui)模為12000方/天(tian)生活污水，工藝采用兩級A/O+BAF，填料(liao)掛(gua)膜方式(shi)，進水COD160-220mg/L，氨(an)氮(dan)28-40mg/L，總(zong)磷2-4mg/L。項目從(cong)2015年3月(yue)20日進場調試，第一步(bu)，接種污泥(ni)悶(men)曝(pu)，第二(er)步(bu)間(jian)斷進水掛(gua)膜，第三(san)步(bu)，控制參(can)數(shu)馴化(hua)污泥(ni)。前期(qi)進展很(hen)順利，掛(gua)膜長勢很(hen)好，但(dan)(dan)是(shi)氨(an)氮(dan)去(qu)除(chu)率較低。5.1節期(qi)間(jian)，氨(an)氮(dan)去(qu)除(chu)很(hen)好，降(jiang)到(dao)了(le)1mg/L左右，但(dan)(dan)是(shi)只維持了(le)兩個星期(qi)，氨(an)氮(dan)又升(sheng)到(dao)十幾(ji)mg/L。加大(da)曝(pu)氣量，減少進水氨(an)氮(dan)去(qu)除(chu)在短時間(jian)內(nei)，效果很(hen)明顯；很(hen)快會反彈。

分析(xi)原因：停留時間夠，DO夠，pH并不(bu)低，污泥(ni)附(fu)著在膜(mo)上，為什么氨氮去除這么低？

解決方(fang)法(fa)：該(gai)污水處理進(jin)水城區雨污分流基本沒(mei)有，進(jin)水水質受天(tian)氣波動(dong)特別(bie)大(da)，這造成可生(sheng)化系統遭受沖擊特別(bie)嚴重。生(sheng)物膜污泥量較死(si)板(ban)，無法進(jin)行人工(gong)干預，所存(cun)在(zai)問(wen)題(ti)主要原(yuan)因在(zai)于(yu)生(sheng)物量遠不夠去除氨氮。針(zhen)對這一情(qing)況，從二(er)沉(chen)池回(hui)流污泥到前端解決生(sheng)物量的問(wen)題(ti)，同時向系統內(nei)投放了部分新鮮污泥，增加外回(hui)流后(hou)，氨氮問(wen)題(ti)終得(de)到了有效解決。

案例二(er)：污水(shui)(shui)廠每(mei)天水(shui)(shui)量大概是(shi)(shi)4500噸水(shui)(shui)，生(sheng)化池容(rong)積(ji)為6500方。進水(shui)(shui)COD比較低(di)，進水(shui)(shui)COD80 mg/L左(zuo)右，出水(shui)(shui)20 mg/L左(zuo)右。氨氮進水(shui)(shui)10 mg/L左(zuo)右，出水(shui)(shui)1 mg/L左(zuo)右，總(zong)氮進水(shui)(shui)20 mg/L左(zuo)右，出水(shui)(shui)18 mg/L左(zuo)右，總(zong)氮去(qu)除率相當低(di)，就是(shi)(shi)到不了15 mg/L，現在(zai)執行(xing)的(de)一級A 標(biao)。個人(ren)懷疑是(shi)(shi)碳源不足(zu)，采購了葡萄糖，目(mu)前培養的(de)污泥濃度大概是(shi)(shi)3000 mg/L左(zuo)右；現在(zai)每(mei)天加100公斤(jin)葡萄糖。

分析解答：氨氮效(xiao)率還可(ke)以，證明問題出(chu)在(zai)反硝(xiao)化(hua)了。能影響的(de)(de)就在(zai)碳源(yuan)和回(hui)(hui)流(liu)(liu)上。總(zong)氮無外乎跟(gen)反硝(xiao)化(hua)關(guan)聯。反硝(xiao)化(hua)的(de)(de)條(tiao)件：DO濃度＜0.5mg/L；BOD5/TN＞3～5。總(zong)氮的(de)(de)去處效(xiao)率=回(hui)(hui)流(liu)(liu)比/(回(hui)(hui)流(liu)(liu)比+1）*100%。按你原(yuan)水(shui)的(de)(de)總(zong)氮20ppm，出(chu)水(shui)15ppm，去除率也就25%，反推回(hui)(hui)流(liu)(liu)比也就1/3。保守點，可(ke)按總(zong)水(shui)量(liang)（噸(dun)水(shui)每小(xiao)時）的(de)(de)50%來回(hui)(hui)流(liu)(liu)至的(de)(de)缺氧(yang)池(chi)，總(zong)氮應該問題不(bu)大。但這個(ge)里面(mian)最大的(de)(de)前提是要(yao)核算現有缺氧(yang)段的(de)(de)碳源(yuan)，反推添加的(de)(de)葡萄糖(tang)量(liang)是否能滿足你反硝(xiao)化(hua)需求(qiu)的(de)(de)能量(liang)。

四、相關問(wen)題討論解答

問題1

反硝化濾池進水COD100mg/L，TN，60mg/L，氨氮10mg/L，出水TN會有(you)一點去(qu)除嗎？

回答：TN的去除有(you)(you)幾個(ge)方面：一是同化去除一部分 ，二是反硝化去除一部分 ，三(san)是不可生物降解的顆粒性有(you)(you)機氮進入污泥(ni)部分，總體(ti)下來出水TN估(gu)計(ji)在40-60mg/L之間(jian)，與(yu)水質關系特別大。

COD100mg/L，BOD也(ye)就40-50mg/L，理論上反硝化(hua)1gTN要(yao)2.86gBOD，實(shi)際運行要(yao)＞4gBOD，本身其(qi)他細菌還要(yao)氧化(hua)分解BOD自(zi)己活，又(you)不是(shi)整(zheng)個池子里(li)全是(shi)反硝化(hua)菌。估計出(chu)水總(zong)氮能降低(di)個2mg/L，但是(shi)總(zong)氮測量誤差一般(ban)很大，你測出(chu)60多也(ye)是(shi)可能的。

問題2

AAO 進(jin)(jin)水量5000-6000每(mei)天，總磷(lin)進(jin)(jin)水就超(chao)標，目前(qian)沒有生物(wu)除磷(lin)了，都靠加藥，總磷(lin)去除不錯(cuo)，但是總氮總是不好(hao)，目前(qian)想把厭氧(yang)池改(gai)為缺氧(yang)池進(jin)(jin)行反硝化(hua)脫氮，請問對進(jin)(jin)入厭氧(yang)池的硝酸鹽(yan)氮有什么要求嗎？

回答：可以(yi)改為缺氧(yang)池，但也無太大必要(yao)。其實(shi)厭氧(yang)池一直在脫氮(dan)。回流污泥(ni)中只要(yao)有硝(xiao)氮(dan)進入厭氧(yang)段首先進行的(de)(de)(de)就是(shi)脫氮(dan)，因(yin)為反硝(xiao)化菌(jun)對(dui)碳源(yuan)的(de)(de)(de)需求比較(jiao)寬泛，加(jia)之(zhi)其屬于異氧(yang)菌(jun)，所(suo)以(yi)進行的(de)(de)(de)比較(jiao)順利。硝(xiao)氮(dan)濃度降的(de)(de)(de)足夠低后才進行厭氧(yang)釋磷(lin)，原因(yin)很簡(jian)單，聚磷(lin)菌(jun)對(dui)碳源(yuan)的(de)(de)(de)利用是(shi)專(zhuan)一性的(de)(de)(de)，即VFA.。

VFA作為(wei)優質(zhi)碳(tan)源很容易被多(duo)種細菌利用，同時(shi)因為(wei)他含量普遍(bian)較(jiao)低(di)，所(suo)以(yi)大(da)部分廠子(zi)的(de)生物除磷都無(wu)法(fa)達標(biao)而必(bi)須借助化(hua)學方法(fa)。將厭氧池改為(wei)缺氧池強(qiang)化(hua)脫(tuo)氮是沒(mei)問題的(de)，但也沒(mei)有過大(da)的(de)必(bi)要(yao)，作用不會有翻天覆地的(de)變(bian)化(hua)。

決定脫碳(tan)速率除了上述的進水碳(tan)源外還有一個重要因(yin)素就是顆粒(li)型碳(tan)源的水解速率。溶解性的碳(tan)源很快就能參與(yu)反(fan)硝化(hua)，有多少在厭氧或缺氧下(xia)都能很快反(fan)應。

但(dan)是顆粒型的(de)碳源(yuan)就不一(yi)樣了需(xu)要通(tong)過(guo)(guo)水解發(fa)酵(jiao)作用(yong)(yong)，轉(zhuan)變為溶(rong)解性的(de)才能透(tou)過(guo)(guo)細胞(bao)膜被(bei)微生物利用(yong)(yong)。水解的(de)速率(lv)與微生物總量是成正相關的(de)。所以(yi)可以(yi)通(tong)過(guo)(guo)提(ti)高污(wu)泥(ni)濃度來強化(hua)這一(yi)過(guo)(guo)程。

問題3

處(chu)理養(yang)豬場污水，好氧(yang)采用(yong)的是泥法的A20工藝，水力停留時間(jian)為3天，現階段A池進(jin)水COD才可憐的1000g/L，氨(an)氨(an)800mg/L，出水氨(an)氨(an)還有(you)200g/L，COD一直在500g/L左右降(jiang)不(bu)下(xia)去(qu)，SV30在35%，水溫28℃，O池采用(yong)的是推流式，分(fen)三(san)個(ge)廊(lang)道(dao)(dao)，第二個(ge)和第三(san)個(ge)廊(lang)道(dao)(dao)出水pH在6.5到7，DO暫時測不(bu)了，混合液(ye)回流在240%，污泥回流在100%，如果要把氨(an)氮和COD降(jiang)下(xia)去(qu)該怎(zen)么辦？

回答(da)：因停留(liu)時間(jian)太短，可(ke)以先采取：1、降低進(jin)水量(liang)，提高污泥或(huo)者混(hun)合液回流比——其實是(shi)為了稀釋進(jin)水氨氮 2、跨越(yue)厭氧設(she)置短路(lu)管。

問題4

我(wo)廠建(jian)在一(yi)工(gong)(gong)(gong)業園區處(chu)理各個企業排放的綜合工(gong)(gong)(gong)業污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)，包(bao)括煤化工(gong)(gong)(gong)、制藥污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)、靛(dian)藍粉(fen)廠污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)等(deng)等(deng)；工(gong)(gong)(gong)藝為(wei)厭氧池(chi)—好(hao)(hao)氧池(chi)—沉淀池(chi)—高級氧化，好(hao)(hao)氧池(chi)末端(duan)混合液(ye)和沉淀池(chi)污(wu)(wu)泥一(yi)起回流至好(hao)(hao)氧進(jin)(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)端(duan)，因成本原因高級氧化不常開啟；進(jin)(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)COD指(zhi)標要(yao)求小于(yu)500mg/L，出水(shui)(shui)(shui)執行一(yi)級B標準；水(shui)(shui)(shui)量(liang)水(shui)(shui)(shui)質：COD正常時(shi)每(mei)天處(chu)理水(shui)(shui)(shui)量(liang)為(wei)20000—23000m3/d， 實測進(jin)(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)COD波動(dong)很(hen)大，偶(ou)有超過2000mg/L的高濃(nong)污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)進(jin)(jin)(jin)入(ru)系(xi)(xi)統，對生化系(xi)(xi)統沖擊(ji)很(hen)大，但3月份平均進(jin)(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)COD約(yue)為(wei)500mg/L，B/C約(yue)0.3，進(jin)(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)氨氮60mg/l，進(jin)(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)TP小于(yu)1mg/Ll，出水(shui)(shui)(shui)COD平均值87mg/L，但氨氮去除率非常差(cha)，只(zhi)有10%。

現場(chang)參數：污(wu)泥濃度3500mg/L，好(hao)氧池(chi)DO要(yao)求控制在(zai)2.5—3.5mg/L之間，SVI為72，F/M為0.05左右，每天投加磷肥補充TP至1mg/L；現在(zai)最大的問題(ti)就(jiu)是氨氮去除(chu)率很差，請問該如何(he)調(diao)整？

回(hui)答：氨氮(dan)去除(chu)效率(lv)低可(ke)能原因：

（1）進入(ru)深(shen)化系統的pH值偏(pian)低（低于7）。

（2）工業廢水(shui)水(shui)質影響消化菌(jun)占優勢。

（3）目前(qian)測到的MLSS有效成分不高（如(ru)果平時排泥很(hen)少的話，則有可能存在的）。

（4）對(dui)策方(fang)面，如(ru)果pH沒有異常(chang)，則將MLSS調整到3000mg/L和4000mg/L兩個方(fang)向各保持1周后看看氨(an)氮去除情(qing)況(kuang)的變化。

問題5

進水(shui)COD為120mg/L左(zuo)(zuo)右，NH3-N為40mg/L，要求(qiu)出水(shui)COD為80mg/L，NH3-N為20mg/L，采用A2/O工藝，因為進水(shui)COD太低，污泥一直(zhi)培養不起來，不過COD達標(biao)是(shi)沒有問題，經過幾個生化池后出水(shui)為70mg/L左(zuo)(zuo)右，可NH3-N卻不達標(biao)，一直(zhi)是(shi)在30mg/L左(zuo)(zuo)右，而(er)且進水(shui)設計是(shi)6萬(wan)T/t，可實際只有2萬(wan)T/t。

現(xian)在有兩種想法，一種是加(jia)污泥馴化，可因為進水COD太低，需每天大(da)量投(tou)加(jia)營養維持，似(si)乎不太現(xian)實；另一種是在缺氧區(qu)投(tou)加(jia)化學(xue)(xue)物質（有攪(jiao)拌機），或(huo)者在曝氣池(chi)(chi)內投(tou)加(jia)，用以化學(xue)(xue)法去除NH3-N，二(er)沉池(chi)(chi)當作絮(xu)凝沉淀池(chi)(chi)用。哪種方(fang)法更好一點，或(huo)者說有什么其他更好的方(fang)法來處理(li)？

回答：

（1）處(chu)理水量(liang)也不小，外加(jia)碳源的(de)話，成本過(guo)高，也是沒有必要的(de)。

（2）既(ji)然COD出(chu)水已滿足(zu)要求(qiu)，那(nei)么氨氮的話，可以通過調整(zheng)好氧(yang)池(chi)運行來達到(dao)出(chu)水要求(qiu)。

（3）由于硝(xiao)(xiao)化菌(jun)是自養菌(jun)，在(zai)碳(tan)源不(bu)充分的(de)條件下反而有利于硝(xiao)(xiao)化菌(jun)繁殖，所(suo)以，需(xu)要控制好氧池的(de)DO不(bu)低于3.0mg/L，pH值(zhi)不(bu)低于7.0，且盡可能降(jiang)低內回流。如此(ci)，出水(shui)氨氮達標(biao)問題不(bu)大。

（4）當(dang)然(ran)，由于硝化(hua)反應后(hou)(hou)，氨氮(dan)轉化(hua)為硝態氮(dan)，所以總氮(dan)不(bu)會有多大減(jian)低，要(yao)去除總氮(dan)還(huan)需要(yao)等(deng)到進水(shui)有機物濃度有所提(ti)高(gao)后(hou)(hou)方(fang)能充分發揮反硝化(hua)的(de)脫氮(dan)作用(yong)。

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