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諸城市吉豐機械科技有限公司作者
氮是引起水體富營養(yǎng)化的主要營養(yǎng)物質，氮源污染造成諸多環(huán)境危害問題，有關排放標準的內容和數(shù)值指標在不斷改進。
01.氮的去除機理
氮的去除不是靠細胞過量吸收去除的， 其主要機理為：
● 顆粒性不可生物降解有機氮通過生物絮凝作用成為活性污泥組分，通過排除剩余活性污泥從系統(tǒng)中去除；
● 顆粒性可生物降解有機氮通過水解轉化為溶解性可生物降解有機氮。溶解性不可生物降解有機氮，隨處理出水排出，決定出水的有機氮濃度；
● 溶解性可生物降解有機氮通過異養(yǎng)菌的氨化作用轉化為氨氮，其中尿素可迅速水解成碳酸銨。好氧條件下硝化菌將氨氮氧化為硝態(tài)氮，缺氧條件下反硝化菌將硝酸鹽異化還原成氣態(tài)氮，從水中除去。
由于缺氧區(qū)反硝化需要大量碳源，因此一般缺氧區(qū)都放置在生物處理的前端(進水端)，但是進水中多為氨氮，少有硝態(tài)氮，無法進行反硝化，因此需要內回流。生化池出水中的總氮濃度和內回流是一樣的，因此，即使是理論狀態(tài)下，*大的脫氮率也只能達到(r+R)/(1+r+R)，其中，r為內回流比，R為污泥回流比。
02.氮生化去除過程
氮生化去除過程主要包含氨化過程、硝化過程、反硝化過程，其中反硝化過程包含全程反硝化和短程反硝化，硝化細菌世代周期5~8天，反硝化細菌世代周期15天左右。
01.氮化過程：
氨化過程是微生物分解有機氮化物產(chǎn)生氨的過程，一般可分為兩步。*一步是含 氮有機化合物(蛋白質、核酸等)降解為多肽、氨基酸、氨基糖等簡單含氮化合物，第二步則是降解產(chǎn)生的簡單含氮化合物在脫氨基過程中轉變?yōu)镹H?。
02.硝化過程：
硝化反應過程原理為：在有氧條件下，氨氮被硝化細菌所氧化成為亞硝酸鹽和硝酸鹽。
包括兩個基本反應步驟：由亞硝酸菌參與將氨氮轉化為亞硝酸鹽的反應；硝酸菌參與 將亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽的反應。
03.反硝化過程：
反硝化反應過程原理為：在缺氧條件下，利用反硝化菌將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮氣 而從污水中逸出，從而達到除氮的目的。
反硝化是將硝化反應過程中產(chǎn)生的硝酸鹽和亞硝酸鹽還原成氮氣的過程，反硝化菌是一類化能異養(yǎng)兼性缺氧型微生物。亞硝酸菌和硝酸菌都是化能自養(yǎng)菌，它們利用CO?、CO?²ˉ、HCO?-等做為碳源，通過NH?、NH?﹢、或NO²ˉ的氧化還原反應獲得能量。硝化反應過程需要在好氧條件下進行，并以氧做為電子受體，氮元素做為電子供體。
當有分子態(tài)氧存在時，反硝化菌氧化分解有機物，利用分子氧作為*終電子受體， 當無分子態(tài)氧存在時，反硝化細菌利用硝酸鹽和亞硝酸鹽中的N³﹢和N?﹢做為電子受體，有機物則作為碳源提供電子供體提供能量并得到氧化穩(wěn)定，由此可知反硝化反應須在缺氧條件下進行。
反硝化過程中，反硝化菌需要有機碳源(如碳水化合物、醇類、有機酸類)作為 電子供體，利用NO³ˉ中的氮進行缺氧呼吸。硝化反應每氧化1g氨氮耗氧4.57g，消耗堿度7.14g，表現(xiàn)為pH值下降，在反硝化過程中，去除硝酸鹽氮的同時去除碳源，這部分碳源折合DO2.6g，另外，反硝化過程中補償堿度3.57g。
03.氨氮超標原因及解決辦法
1.有機物濃度高
分析原因：運行管理不到位，預處理效果差，SS較多，使得廢水處理的生化進水有機物濃度過高，已經(jīng)超出了生化的處理能力，從而導致COD和氨氮的去除效率低下。COD高時會抑制硝化菌的活性而有利于發(fā)揮異氧菌的活性，使得有機氮發(fā)生水解而轉化成氨氮，從而造成廢水中的氨氮含量更高。
解決辦法：立即停止進水進行悶曝、內外回流連續(xù)開啟；停止排泥保證污泥濃度；如果有機物已經(jīng)引起非絲狀菌膨脹可以投加PAC來增加污泥絮性、投加消泡劑來消除沖擊泡沫。后續(xù)提高管理水平，做好前端預處理，降低生化負荷。
2.內回流異常
分析原因： 因電氣故障、機械故障或人為原因導致內回流異常。內回流導致的氨氮超標也可以歸到有機物沖擊中，因為沒有硝化液的回流，導致好氧池中只有少量外回流攜帶的硝態(tài)氮，總體成厭氧環(huán)境，碳源只會水解酸化而不會*代謝成二氧化碳逸出，所以大量有機物進入曝氣池，導致了氨氮的升高。
解決辦法：內回流已經(jīng)導致氨氮升高，檢修內回流泵，停止或者減少進水進行悶曝；硝化系統(tǒng)已經(jīng)崩潰，停止進水悶曝，如果有條件、情況比較緊迫可以投加相似脫氮系統(tǒng)的生化污泥，加快系統(tǒng)恢復。后續(xù)定期檢查回流泵，及時發(fā)現(xiàn)并解決問題。
3.pH過低
分析原因：一般微生物要在pH=6-9范圍內比較合適，一般pH過低導致的氨氮超標有三種情況：
a.內回流太大或者內回流處曝氣開太大，導致攜帶大量的氧進入缺氧池，破壞缺氧環(huán)境，反硝化細菌有氧代謝，部分有機物被有氧代謝掉，嚴重影響了反硝化的完整性，因為反硝化可以補償硝化反應代謝掉堿度的一半，所以因為缺氧環(huán)境的破壞導致堿度產(chǎn)生減少，pH降低，低于硝化細菌適宜的pH之后硝化反應受抑制，氨氮升高。
b.進水CN比不足，原因也是反硝化不完整，產(chǎn)生的堿度少，導致的pH下降。
c.進水堿度降低導致的pH連續(xù)下降。
解決辦法：發(fā)現(xiàn)pH連續(xù)下降就要開始投加堿來維持pH，然后再通過分析去查找原因；如果pH過低已經(jīng)導致了系統(tǒng)的崩潰，先要把系統(tǒng)的pH補充上來，然后悶曝或者投加同類型的污泥。
4.DO過低
原因分析：曝氣器老化和間歇曝氣容易導致曝氣器堵塞，池內曝氣充氧和攪拌受阻，而硝化反應是有氧代謝，需要保證曝氣池溶氧適宜的環(huán)境(缺氧池DO=0.2~0.5mg/L，好氧池DO≥2mg/L)下才能正常進行，而DO過低則會導致硝化 受阻，氨氮超標。
解決辦法：更換曝氣頭；提高風機變頻功率，增大風量。
5.泥齡過低
原因分析：排泥過多和污泥回流過少都會導致污泥的泥齡降低，因為細菌都有世代期，SRT低于世代期，會導致該細菌無法在系統(tǒng)中聚集，形成不了優(yōu)勢菌種，所以對應的代謝物無法去除。一般泥齡是細菌世代期的3-4倍。多系列中，污泥回流不均衡，各系列污泥回流相差過大，導致污泥回流少的系列氨氮升高。
解決辦法：減少進水或者悶曝；投加同類型污泥；如果是污泥回流不均衡導致的問題，把問題系列的減少進水或者悶曝、保證正常系列運行的情況下將部分污泥回流到問題系列，每個系列設置流量計量裝置，便于觀察。
6.水質波動沖擊
原因分析： 水質水量波動大，調節(jié)池處理不到位，導致來水氨氮突然升高，脫氮系統(tǒng)崩潰，出水氨氮超標。
解決辦法：保證pH的情況下，投加同類型污泥、悶曝恢復系統(tǒng)；工藝末端增設氨氮去除劑投加和反應裝置用于應急理。
7.溫度過低
原因分析：冬季進水溫度很低，尤其是晝夜溫差大，往往低于細菌代謝需要的溫度，使得細菌休眠，硝化系統(tǒng)異常。
解決辦法：設計階段把池體做成地埋式的；提前提高污泥濃度；進水加熱至適宜溫度(硝化反應的佳溫度一般為20-30℃，15℃以下硝化反應速率下降，5℃以下停止；反硝化佳溫度為20-40℃，15℃以下反硝化菌活性下降；普通好氧菌佳溫度一般為15-30℃)。
8.工藝選擇問題
原因分析：脫氮選用的工藝是單純的曝氣池、接觸氧化、SBR等等這些工藝，其實，在保證HRT(水力停留時間)和SRT(泥齡)足夠長的情況下，這些工藝是可以脫氨氮的，但不經(jīng)濟。
解決辦法：延長HRT和SRT，例如改造成MBR提高泥齡等等；前面增加反硝化池。
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