硝化反應

硝化反應是在好氧環(huán)境下，通過自養(yǎng)型微生物——亞硝酸鹽菌和硝酸鹽菌的共同作用，將氨氮逐步氧化為亞硝酸鹽氮，再進一步氧化為硝酸鹽氮的過程。這一反應對于去除水中的氨氮具有重要意義。

反硝化反應

在缺氧條件下，反硝化菌（一種異養(yǎng)型微生物）會利用硝酸鹽中的氧作為電子受體，同時以有機物為電子供體，從而將NO2-和NO3-還原為2。這一過程稱為反硝化作用，其方程式為：NO2-+3H（電子供體-有機物）→5N2+H2O+OH-以及NO3-+5H（電子供體-有機物）→5N2+2H2O+OH-。

短程硝化反硝化

短程硝化反硝化是一種特殊的硝化反硝化工藝，其中短程硝化指的是NH3僅被氧化為亞硝酸根，而不再進一步生成硝酸根；隨后，亞硝酸根直接被還原為N2，即短程反硝化。這一工藝可以有效地從水中去除氨氮。

影響硝化與反硝化的因素

（1）pH值：硝化反應在pH值為0～0的范圍內進行得zui為gao效，而反硝化細Jun則適宜在pH值為0～5的環(huán)境中生長。因此，為了確保硝化和反硝化的順利進行，需要控制合適的pH值。

（2）溶解氧（DO）：硝化過程需要充足的溶解氧，其濃度應維持在2～3mg/L；而反硝化過程則應在缺氧環(huán)境中進行，其溶解氧濃度應控制在2～5mg/L以內。通過合理調控溶解氧的濃度，可以有效地促進或yi制硝化與反硝化反應的進行。

       反應池內溶解氧的濃度對硝化反應有著至關重要的影響。通常，溶解氧應維持在2～3mg/L的范圍內，且不得低于1mg/L。當溶解氧濃度降至5～7mg/L以下時，氨的硝化反應將受到顯著yi制。另一方面，反硝化過程需要在缺氧環(huán)境下進行，而溶解氧則對其具有yi制作用，因為氧會與硝酸鹽競爭電子供體，同時還會yi制硝酸鹽還原酶的合成及其活性。

       此外，溫度也是影響硝化和反硝化反應的重要因素。生物硝化反應的zui佳溫度范圍是20～30℃，而反硝化反應則適宜在約30℃的溫度下進行。值得注意的是，當溫度低于5℃或高于40℃時，反硝化作用幾乎會完全停止。

       同時，污水處理廠的堿度也是一個關鍵因素。一般而言，堿度應維持在約200mg/L的水平。通過物料衡算，我們可以了解到在硝化過程中，將1g氨氮氧化為硝酸鹽氮需要消耗約14g碳酸氫鹽（以CaCO3計）的堿度。而在反硝化過程中，每還原1g硝酸鹽氮為氮氣，會產生約57g堿度（以CaCO3計），并需要約86g有機物（BOD5）作為電子供體。

       此外，碳氮比（C/N）也是控制硝化過程的一個重要參數(shù)。通常，應將BOD5與TKN的比值控制在5至8的范圍內，以確保硝化反應的gao效進行。

       硝化細Jun作為自養(yǎng)菌，在硝化池中應保持較低的有機碳含量，以避免異養(yǎng)好氧菌過快繁殖，從而確保硝化菌能成為優(yōu)勢菌種。另一方面，反硝化細Jun作為異養(yǎng)菌，其電子供體主要來源于有機碳源。充足的有機碳源會導致C/N比值升高，進而促進反硝化作用，提高TN的去除率。當BOD5/TN的比值大于3時，表明碳源充足，無需額外添加；而當比值小于3時，則需要補充外加碳源。

       此外，水力停留時間（HRT）對硝化和反硝化過程也至關重要。硝化過程的HRT應控制在4小時至10小時之間，反硝化過程的HRT則應在1小時至4小時之間。過短的HRT會限制微生物種群的生長時間，導致反應不充分。然而，當HRT達到一定值后，再增加其并不會顯著提高脫氮效果，因為過長的HRT會降低系統(tǒng)的有機負荷率，增加生物的內源呼吸，從而降低污泥活性。

       同樣重要的還有污泥停留時間（SRT）。為了維持硝化菌群的數(shù)量，SRT一般應控制在10天至20天之間。由于硝化菌的增殖速度較慢，其zui大比生長速率為3至5天-1，因此需要較長的SRT來確保足夠的硝化菌數(shù)量。但過長的SRT也會導致系統(tǒng)有機負荷過低，使微生物因缺乏營養(yǎng)而死亡。

       另一方面，氧化還原電位（ORP）也是控制硝化和反硝化過程的關鍵參數(shù)。硝化段的ORP值通常維持在+180mV左右，而反硝化段的ORP值則在-50至-110mV之間。ORP反映了水溶液中所有物質的宏觀氧化-還原性，其變化可以間接控制溶解氧濃度。特別是在DO濃度較低時，DO的微小變化會在ORP上產生顯著反映。

       zui后，碳源投加量也是一個不可忽視的因素。每克甲醇、乙醇、乙酸、乙酸鈉或葡萄糖都會對應產生一定的COD和BOD5，這些物質對硝化和反硝化過程有著直接的影響。通過合理控制碳源投加量，可以進一步優(yōu)化脫氮效果。

       在污水處理過程中，碳氮比是一個重要的參數(shù)，它影響著硝化和反硝化的效果。通常，反硝化的碳氮比控制在6至8之間是比較適宜的，這樣可以確保反硝化菌能夠有效地利用有機碳源進行脫氮反應。

關于鹽度對硝化菌的影響，實驗室中通常使用純氯化鈉來模擬2%的鹽度條件。在實際應用中，雖然可能會有一些微小的變化，但通?？刂圃?%左右。需要注意的是，當鹽度超過2%時，硝化菌的活性會受到顯著影響。

       此外，所介紹的菌種適用于多種生化系統(tǒng)，包括普通活性污泥法、接觸氧化以及載體流化床等。對于城鎮(zhèn)污水處理廠而言，硝化菌的投加量一般參考進水氨氮濃度和停留時間來確定。通常情況下，城鎮(zhèn)污水廠的硝化菌用量較少，大約在十萬分之一左右。為了確保效果zui佳，建議在前期連續(xù)投加三次。

另外，在硝化反硝化過程中，需要補充適量的堿度以維持系統(tǒng)的穩(wěn)定。雖然碳酸鈉和氫氧化鈉都可以用于補充堿度，但碳酸鈉的效果通常更優(yōu)，盡管其價格相對較高。

?問題1：硝化菌對毒性沖擊的耐受性如何？反硝化菌的負荷范圍是多少？

答：硝化菌由于是自養(yǎng)菌，因此對毒性沖擊的耐受性通常較弱。至于反硝化菌的負荷，則取決于池中的菌量，難以給出具體數(shù)值。

?問題2：在我們的AO運行過程中，好氧池的pH值為2，COD濃度為600mg/L，氨氮濃度為140mg/L。請問應該將pH值調整到多少合適？是否可以在好氧池中加入片堿來調整pH？

答：好氧池的pH值一般建議調整至0-5之間。加入片堿是一種可行的調整方法。

?問題3：您的產品是固態(tài)還是液態(tài)？是否需要預先活化？

答：硝化菌呈液態(tài)，而反硝化菌則為固態(tài)。通常不需要對這兩種菌進行預先活化。

?問題4：在處理特種廢水時，由于水量有限，我們關心菌種制備成本以及從制備到見效的時間。請問一般的菌株制備速度如何？特定微生物在工程中從制備到見效通常需要多長時間？

答：一般的菌株可以迅速大規(guī)模制備。制備成本因菌株而異，例如芽孢類菌株的成本相對較低，而硝化菌這類化能自養(yǎng)型微生物的成本會稍高。此外，如果需要特殊保藏，成本也會相應增加。通常情況下，引入菌株后大約一周左右即可觀察到明顯效果。

?問題5：在引入特定生物菌后，即使沒有外來沖擊，這些菌是否存在自然衰減的過程？我們注意到在某些石化廢水處理案例中，出水先明顯下降，隨后隨時間逐漸上升。這是否與菌株的特性有關？

答：這與菌株的特性密切相關。例如，硝化菌這類微生物可以在特定環(huán)境中長期存活，衰減很少或幾乎無衰減。然而，其他類型的菌種可能會隨時間延長而衰減，這時就需要定期補充以確保其活性。這種衰減與活性污泥系統(tǒng)中的土著微生物與引入菌株的競爭關系有關。

?問題6：能否提供關于硝化和反硝化速率的具體數(shù)據(jù)？例如，單克細Jun在一小時內能夠降解多少克氨氮或硝酸鹽？

答：硝化速率可以達到800mgNH4+-N/(L·h)，但反硝化速率較難準確測定，目前尚無法提供確切數(shù)據(jù)。

?問題7：許多文獻指出硝化菌對起始氨氮濃度有一定要求。您對此如何理解？

答：確實，氨氮濃度越高對硝化菌的活性會產生一定的yi制作用，盡管硝化菌本身具有去除氨氮的功能。

?問題8：貴公司的成熟產品是否能夠適應各種廢水水質？不同水質的適應周期通常是多久？

答：硝化菌在各種不同水質中都需要一個短暫的適應期。在一般情況下，硝化菌能夠在三天內開始發(fā)揮作用，但為了確保其有效性，我們通常會保證在七天內一定能夠觀察到明顯的效果。

       關于表面活性劑對硝化菌的影響，我們尚未進行過相關測試。然而，需要指出的是，硝化菌的yi制劑并非只有一種，具體還包括哪些yi制劑，建議您可以自行查閱相關資料。

       此外，除了之前提到的乙炔外，還有一些其他常見的毒性物質可能對硝化菌和亞硝化菌產生影響。例如，某些抗生素和重金屬元素可能對這兩種菌產生敏感反應。

       對于反硝化菌而言，其zui佳停留時間取決于硝酸鹽的量和菌種濃度。在硝酸鹽量較多時，需要適當延長停留時間以確保充分反應。

       至于硝化菌和反硝化菌的世代周期，硝化菌由于是化能自養(yǎng)菌，其繁殖速度相對較慢，世代周期較長。相比之下，反硝化菌的世代周期則較短，繁殖速度較快。

       另外，若回流直接進入?yún)捬醭兀瑒t反硝化菌可能無法充分發(fā)揮作用。這是因為反硝化過程需要在缺氧環(huán)境中進行，而厭氧池通常不具備這樣的條件。

       zui后，關于氨氮起始濃度對硝化作用的影響，不同菌種可能會有所差異。但通常情況下，當氨氮濃度超過10 0mg/L時，就可能對硝化菌產生yi制作用。