环保工程师考点：生物脱氧

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1.生物脱氮的基本原理

废水生物脱氮利用自然界氮素循环的原理，在水处理构筑物中营造出相宜于不同微生物种群生长的环境，通过人工措施，提高生物硝化反硝化速率，达到废水中氮素去除的目的，一般由三种作用组成：氨化作用、硝化作用和反硝化作用。

⑴氨化作用

未经处理的城市污水中的有机氮主要有蛋白质、氨基酸、尿素、胺类、氰化物和硝基化合物等。有机氮化合物在好氧菌和氨化菌的作用下被分解转化为氨态氮。

⑵硝化反应

生物硝化反应是亚硝化菌、硝化菌将氨氮氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，是由一群自养型好氧微生物通过两个过程完成的：第一步先由亚硝酸菌将氨氮转化为亚硝酸盐，称为亚硝化反应，第二步由硝酸菌将亚硝酸盐氧化成硝酸盐。

⑶反硝化反应

生物反硝化反应是在缺氧状态下，将硝化过程中产生的硝酸盐或亚硝酸盐还原成气态氮或氮氧化物的过程，它是一群异氧型微生物通过同化作用和异化作用来完成的。异化作用就是将亚硝酸盐和硝酸盐还原成氮气和氮的氧化物等气体物质，主要是氮气。而同化作用是反硝化菌将亚硝酸盐和硝酸盐还原成氨氮供新细胞合成之用。

2.生物硝化过程的主要影响因素

影响生物硝化过程的环境因素主要有基质浓度、温度、溶解氧浓度、pH值、以及抑制物质的含量等。

⑴碳氮比

对于硝化过程，碳氮比影响活性污泥中硝化细菌所占的比例，过高的碳氮比将降低污泥中硝化细菌的比例。

⑵温度

温度不但影响硝化菌的比增长速率，而且影响硝化菌的活性，亚硝化菌最正确的生长温度为35℃，硝化菌的最正确生长温度为35～42℃。生物硝化反应的最正确温度范围为20～30℃，15℃以下硝化反应速率下降，5℃时反应基本停止。反硝化相宜的温度范围为20～40℃，15℃以下反硝化反应速率下降。

⑶溶解氧

硝化反应需要在好氧条件下进行，所以溶解氧的浓度也会影响硝化反应速率，一般建议硝化反应中溶解氧的质量浓度大于2mg/L。

⑷pH值

在硝化反应中，每氧化1g氨氮需要7.14g碱度(以碳酸钙计)，假如不补充碱度，就会使pH值下降。硝化菌对pH值的改变非常明显，硝化反应的最正确pH值范围为7.5～8.5，当pH值低于7时，硝化速率明显降低，低于6和高于10.6时，硝化反应将停止进行。

⑸抑制物质

很多物质会抑制活性污泥过程中的硝化作用，例如：过高浓度的氨氮、重金属、有毒物质以及有机物。对硝化反应的抑制作用主要有两个方面：一是干扰细胞的新陈代谢，二是破坏细菌最初的氧化技能。

⑹泥龄

硝化过程的泥龄一般为硝化菌最小世代时间的2倍以上，生物脱氮过程泥龄宜为12～25d。

3.生物脱氮的典型工艺

生物脱氮的'典型工艺主要有Sp工艺、氧化沟工艺和厌氧/好氧工艺(即A/O工艺)等，下面介绍一下A/O工艺。

⑴工艺流程

污水先进入缺氧池，再进入好氧池，同时将好氧池的混合液与部分二沉池的沉泥一起回流到缺氧池，确保缺氧池和好氧池中有足够数量的微生物，同时由于进水中存在大量的含碳有机物，而回流的好氧池混合液中含有硝酸盐氮，这样就保证了缺氧池中反硝化过程的顺当进行，提高了氮的去除效果。

⑵工艺特点

①流程简约、构筑物少，基建费用低;②反硝化池不需外加碳源，降低了运行费用;③好氧池在缺氧池之后，可以使反硝化残留的有机污染物得到进一步的去除，提高出水的水质，而缺氧池在前，污水中的有机碳被