北极星水处理网讯:每年的11月到次年的1月份是寒冬季节,北方的污水处理厂都在不同程度的面临着低温运行的问题,运营人员比较头疼的问题有很多,但是很直接的反应到环保部门的,应该是出水氨氮超标的情况。当水温下降到12摄氏度以下后,出水在线的氨氮超标成为大多数北方污水处理厂在寒冬季节最为头疼的问题之一。这个在北方是有季节性的共性问题,但是也带有一些各个水厂里面的个性问题,这次就结合几个运行的水厂聊聊污水厂的氨氮问题。

  由于市政污水厂绝大部分采用的是活性污泥的生物处理法,我们来看看在市政污水厂中生物脱氮的基本原理,脱氮过程一般包括氨化、硝化和反硝化三个过程。

  ① 氨化:污水中的含氮有机物,在生物处理过程中被好氧或厌氧异养型微生物氧化分解为氨氮的过程;

  ② 硝化:污水中的氨氮在硝化菌(好氧自养型微生物)的作用下被转化为NO2- 和NO3-的过程;

  ③ 硝化:污水中的NO2-和NO3-在缺氧条件下在反硝化菌(兼性异养型细菌)的作用下被还原为N2的过程。

  从原理上看,污水厂的整个生物脱氮分为三步,结合现阶段的环保部门对市政污水处理厂主要进行的监管是COD和氨氮,因此我们现阶段第一步和第二步是比较关注的。

  先看第一步的氨化作用,污水中的含氮有机物,在生物处理过程中被好氧或厌氧异养型微生物氧化分解为氨氮的过程;氨化其实就是把污水中高分子的含氮有机物(例如蛋白质、尿素等)转化成氨氮的反应。在早期传统的工艺,由于没有设计脱氮工艺,会检测出氨氮的倒挂现象,出水的氨氮比进水大氨氮还要高,这也是其中一个原因。在整个污水处理中,这一步不是我们今天主要讨论的,因为我们需要的是降低出水氨氮,不是提高氨氮。

  我们来看第二步的硝化反应:污水中的氨氮在硝化菌(好氧自养型微生物)的作用下被转化为NO2-和NO3-的过程。它包括两个基本反应步骤,第一阶段是由亚硝酸菌将氨氮转化为亚硝酸盐,称为亚硝化反应,亚硝酸菌中有亚硝酸单胞菌属、亚硝酸螺旋杆菌属和亚硝化球菌属等。第二阶段则由硝酸菌将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐,称为硝化反应,硝酸菌有硝酸杆菌属、螺菌属和球菌属等。

  亚硝酸菌和硝酸菌统称为硝化菌,均是化能自养菌。这类菌利用无机碳化合物如CO2、CO32-、HCO3-等作为碳源,通过与NH3、NH4+、NO2的氧化反应来获得能量。

  了解了硝化菌的作用以后,我们就明白,污水厂的氨氮去除其实主要就是来源于这两种微生物,这两种细菌在活性污泥中,对污水中的氨氮进行硝化,所以我们出水氨氮的升高,绝大部分原因就是这两种细菌没有很好的工作的原因。而污水厂的微生物管理理念,其实就是为了微生物提供更适宜的环境条件,使微生物充分发挥其作用,那么去除氨氮就是让这两种细菌高效的工作,那么我们就来细致的了解下这两种微生物的进行硝化反应的环境条件吧。

  亚硝化菌和硝化菌硝化反应所需要的环境条件,两种硝化菌对环境的变化都很敏感,要求较苛刻,主要如下:

  硝化菌是自养型细菌,如果污水中的碳源-BOD浓度过高,就会使增殖速度较高的异养型细菌迅速繁殖,从而使自养型的硝化菌得不到优势而不能成为优占种属,严重影响硝化反应的进行。因此应保持污水厂的低有机负荷,也就是高浓度的进水一定要对应高浓度的污泥浓度,在生物反应池内保持一个低的有机负荷从而有利于硝化菌的生长繁殖,达到处理氨氮的效果。

  污泥龄是保证微生物在污水处理系统中的停留时间,即系统的污泥龄应大于硝化菌的最小世代时间,实际运行中,一般应取系统的污泥龄为硝化菌最小世代时间的三倍以上,不小于 3~5d,一般污水厂为了保证硝化反应的充分进行,污泥龄应大于 10d。

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