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在污水處理中的硝化細菌

添加時間2022-05-24??錄入：adminfabu??來源：未知

走進硝化世界的王國，帶你損開硝化細菌的面紗。

微生物的世界里面生活著一種貴族菌種，天生嬌貴，禁不起雨，經(jīng)不起浪。它就是污師們又愛又恨的硝化細菌。生物脫氮的驍將，微生物界的貴族!硝化細菌屬于化能自養(yǎng)型細菌，個體游離，需要依靠廣大的異養(yǎng)型微生物而凝聚存活。而且生長繁殖周期長，相對于異養(yǎng)型微生物的繁殖周期滯后一代！這就是貴族的高傲？關(guān)鍵這主天生嬌貴，對于生存環(huán)境敏感，要求苛刻。

接下來關(guān)于影響因素及控制，供大家探討交流。



訂制一∶污泥負荷Ns



自帶的貴族環(huán)境注定了經(jīng)不起強壓高負荷的體力工作，不像賤命的異養(yǎng)型微生物，吃屎的玩意，其實沒有菌膠團的擋風遮雨，也就沒有硝化細菌的生存之地!有機物的去除是先進行碳氧氧化，再進行氮氧化。有機物先通過菌膠團分解氧化生成二氧化碳與水，部分作為自身能量消耗。只有有機負荷降低到一定程度，硝化細菌才開始工作進行硝化反應(yīng)。對于這個污泥負荷，設(shè)計值及經(jīng)驗值一般小于0.15kgBOD5/KgMLss.d。通過介紹相信大家也能知道污泥負荷對于硝化細菌，硝化反應(yīng)是尤為重要!



訂制二∶污泥齡（SRT）



品種的優(yōu)良，世代周期變長，導致了較長的污泥齡。首先簡單介紹一下污泥齡∶污泥齡是指曝氣池中活性污泥的總量與每日排放的剩余污泥的比值，穩(wěn)定運行時剩余污泥量就是新增長的活性污泥量。因此，污泥齡也是新增長的活性污泥在曝氣池中的平均停留時間，也可以理解為污泥總量增長一倍也就是繁殖一代所需要的時間。

泥齡ts是活性污泥在曝氣池中的平均停留時間，即曝氣池中的活性污泥量/每天從曝氣池系統(tǒng)排出的剩余污泥量

Ts=(X*Vt)/(Qs*Xr+Q*Xe)

式中∶

Ts——泥齡，d

X——曝氣池中的活性污泥濃度，即 MLSS，kg/m3

Vt——曝氣池總體積，m3

Qs——每天排出的剩余污泥體積，m3/d

Xr——剩余污泥濃度，kg/m3

Q——設(shè)計污水流量，m3/d

Xe——二沉池出水的懸浮固體濃度，kg/m3

為了保證好氧系統(tǒng)的微生物中有足夠的硝化菌，需要增加硝化菌的繁殖數(shù)量，為此雖然硝化菌的繁殖周期在5d，但是為了提高硝化菌的濃度，通常將污泥齡控制在繁殖周期的 2 倍。有些資料也顯示是10～15d。

案例分享∶某生活污水處理廠，主要工藝為A20工藝，進水水量5000m3/d，進水 COD300-400mg/l 進水氨氮為 20mg/l，出水在16-20mg/I，氨氮出水要求 5mg/I。從去除率來看脫氮效果不明顯，幾乎沒有經(jīng)過現(xiàn)場詢問運營人員，運行管理人員平時運行，如果出水 COD 升高，檢測SV30為 85%時，他們就采取排泥措施，還有DO偏高，污泥沉降性能不好，他們也會排泥，基本 1-2d 排一次泥，根據(jù)現(xiàn)場分析判斷，排泥太勤，污泥齡短硝化菌流失，硝化效率低下甚至無去除率。

針對現(xiàn)場情況建議∶

（1）條件允許的情況下投泥。

（2）減少排泥時間，甚至不排。提高污泥齡。



訂制三∶有毒有害物質(zhì)（抑制物）



有毒有害物質(zhì)對于所有微生物，細菌都是致命的作用。硝化細菌也不例外。下面介紹一下有毒有害物質(zhì)；有毒有害物質(zhì)是指抗生素等殺菌物質(zhì)，也包含影響硝化反應(yīng)酶活性的物質(zhì)，比如重金屬及其有機化合物。盡量防止這些物質(zhì)進入系統(tǒng)。

抑制性物質(zhì)；抑制硝化的物質(zhì)主要有重金屬、酚、硫脲及其衍生物、游離氨、雙氧水等。有毒有害物質(zhì)對于微生物是致命的，所以在處理一些含有毒有害物質(zhì)的污水時一定要做好預處理，防止有毒有害物質(zhì)進入生化池！



訂制四∶PH值



污水處理中PH至關(guān)重要，同理pH值酸堿度也是影響硝化作用的重要因素。硝化菌對pH反應(yīng)很敏感，在pH中性或微堿性條件下（pH為8～9的范圍內(nèi)），其生物活性最強，硝化過程最迅速。

關(guān)于PH值，污師們都知道硝化反應(yīng)會消耗堿度，致使PH值會降低。但是PH降低不一定就是因為硝化反應(yīng)引起。接下來分析一下關(guān)于PH降低的原因∶PH下降的原因可能有兩個∶

一是進水中有強酸排入，導致人流污水pH降低，因而混合液的pH也隨之降低。

二是由硝化方程式可知，隨著NH3-N被轉(zhuǎn)化成NO3-N，會產(chǎn)生部分酸度H+，這部分酸度將消耗部分堿度，每克NH3-N轉(zhuǎn)化成NO3-N約消耗7.14g堿度（以CaCO3計）。因而當污水中的堿度不足而TKN負荷又較高時，便會耗盡污水中的堿度，使混合液中的pH 值降低至7.0 以下，使硝化速率降低或受到抑制。



如果無強酸排人，正常的城市污水應(yīng)該是偏堿性的，即PH一般都大于7.0，此時的pH則主要取決于污水中堿度的大小。

而對于工業(yè)廢水，PH波動較大，所以進入好氧池中的PH要時常監(jiān)測。硝化菌的最佳 PH值范圍是7.5-8.0，PH太高或者太低都會影響。硝化菌的生長，從我們的運營經(jīng)驗來看PH低于6.8時硝化菌的生長就會收到抑制。同時不能高于8.9。



案例分享∶某城市污水處理廠（生活+工業(yè)）日處理量2萬m3/d，工藝;水解酸 化+A2/O進水指標COD∶200~300mg/L，氨氮 NH3-N∶15~20mg/L，TN∶25mg/L，TP∶1mg/L。排放標準一級A。



情況描述;系統(tǒng)一直運行正常，忽然一夜之間氨氮升高，直到基本無去除率，曝氣池污泥顏色不正常發(fā)暗，無土腥味，二沉池飄泥。COD出水指標升高。由于事故發(fā)生在第二天才發(fā)現(xiàn)指標異常。經(jīng)詢問當班人員頭天沒有發(fā)現(xiàn)異常。唯一不正常就是發(fā)現(xiàn)旋流沉砂池表面有大量泡沫。由于系統(tǒng)惡化比較快，初步懷疑有毒有害物資進入，有大量異常工業(yè)廢水進入。通過檢測水解池出口PH∶4.5~5.0 曝氣池PH∶5.5~5.8 溶解氧∶5.0~5.8 通過分析得出由于工業(yè)酸性廢水進入，導致系統(tǒng)PH降低，微生物得到抑制，菌膠團趨于解體。硝化細菌死亡，氨氮無去除率，COD超標。為了盡快恢復系統(tǒng)決定停止進水，排空水解池，調(diào)節(jié)進水PH，開大污泥回流系統(tǒng)稀釋中和生化系統(tǒng)PH，提高曝氣池污泥濃度。投加部分污泥，5天左右系統(tǒng)恢復正常。同時向環(huán)保局報告排查異常水質(zhì)來源。



訂制五∶溫度（T）



溫室里的花朵，對于溫度的要求也是至關(guān)重要!

硝化菌的比生長速率u∶

μ=0.47*1.103 （T-15）

由上面式子可以看出硝化菌的生長速率和溫度成正比關(guān)系，溫度高于15℃，隨著溫度的升高，硝化速率也會增長，小于 15℃，隨著溫度的降低，硝化速率也會急劇下降。根據(jù)我們的經(jīng)驗，溫度低于15℃，硝化速率下降 30%，溫度低于 10℃，硝化速率下降 70%。在 10-15℃，會出現(xiàn)亞硝酸氮的積累會導致亞硝酸化的進行速度。



所以溫度很重要∶

a）每個菌種都有一個最適生長溫度，溫度過高或者過低都會影響菌種活性，硝化菌的最適生長溫度為 25-30℃。

b）一般情況現(xiàn)場出現(xiàn)的問題是水溫過低，那么水溫過低我們該如何運營?我們通常采取如下措施∶

Ø提高外回流比，適當增加污泥濃度，提高硝化菌濃度。

Ø適當延長好氧池曝氣時間，（曝氣也會產(chǎn)生熱量雖然微弱）。需要注意曝氣時間，防止曝氣過量污泥解絮。



訂制六∶溶解氧（DO）



首先介紹下溶解氧很多人認為是溶解在水中的氧，其實不然我們將它定義為溶解在水中的氧經(jīng)過微生物氧化反應(yīng)利用后水中剩余的氧量。

溶解氧過高或者過低對硝化反應(yīng)的影響?

溶解氧過高∶溶解氧過高對硝化反應(yīng)沒有明顯的抑制，但是好氧池是個大家庭，溶解氧過高會導致污泥老化，菌膠團解體，硝化菌流失。同時也是對能源的一種浪費。

溶解氧過低∶好氧菌與硝化菌惡性競爭，硝化菌如此嬌貴，如何競爭的過強大的好氧軍團。根據(jù)多年經(jīng)驗溶解氧低于1.5mg/I，硝化細菌便會收到抑制，低于0.5mg/l，硝化反應(yīng)基本停止。一般把溶解氧控制在 2-3mg/l左右為佳。



訂制七∶營養(yǎng)物質(zhì)



民以食為天，微生物的生長繁殖也離不開營養(yǎng)物質(zhì)。營養(yǎng)物質(zhì)的均衡決定了微生物的生長情況。關(guān)于營養(yǎng)物質(zhì)也就是碳，氮，磷等物質(zhì)。硝化細菌是自養(yǎng)菌，需要無機碳源，水中自帶的碳酸根及碳酸氫根以及曝氣和異養(yǎng)菌代謝產(chǎn)生的CO2完全可以滿足硝化細菌的需要，而有機碳源（BOD）對硝化卻是一個威脅，有機碳源過多，導致異養(yǎng)菌爭奪氧氣和優(yōu)勢菌種的地位，所以，一般進硝化池BOD不大于80PPM，而脫氮系統(tǒng)不缺N源，不需要考慮，磷酸鹽的話，硝化細菌在菌膠團中比例很小，而且合成慢，基本上都可以滿足需要。



訂制八∶進水氨氮的濃度



硝化反應(yīng)是將氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮，再亞硝酸菌氧化為硝態(tài)氮。有研究表明當氨氮濃度較低時，隨著濃度的增加，氨氧化速率和亞硝酸氧化速率均增加，而且亞硝酸氧化速率增長較快，當濃度增大到一定程度，反應(yīng)速率均減小。

平常運營過程中，總結(jié)的經(jīng)驗為氨氮起始濃度（好氧池前端）市政高于 100mg/I 硝化反應(yīng)，工業(yè)高于 150mg/l 將受到一定程度抑制。（高氮氮廢水可以通過回流稀釋等避免起始濃度的影響，比如養(yǎng)殖，垃圾滲濾液等）



訂制九∶鹽分



在生物法處理高鹽含氮廢水的過程中，鹽分能夠直接影響溶解氧濃度及氧氣轉(zhuǎn)移到液相的能力，引起硝化微生物新陳代謝功能、活性污泥沉降性、顆粒污泥以及生物膜結(jié)構(gòu)改變，導致生物絮體或胞外聚合物解體從而影響硝化效率。

根據(jù)經(jīng)驗∶硝化反應(yīng)的氯小于2000mg/I的情況下正常進行;當然如果進水比較穩(wěn)定，可以馴化耐鹽，耐氯，氯在5000mg/L也能正常進行。氯的影響在于波動性，如果進水波動大，硝化受的影響就大，很容易流失!



訂制十∶堿度



在硝化過程中需要消耗一定量的堿度，如果污水中沒有足夠的堿度，硝化反應(yīng)將導致pH值的下降，使反應(yīng)速率減緩，所以硝化反應(yīng)要順利進行就必須使污水中的堿度大于硝化所需的堿度。

對于典型的城市污水，進水中NH3-N濃度一般為 20～40mg/L。TKN 約50～60mg/L，堿度約200mg/L（以Ca2CO3計）左右。

在硝化反應(yīng)中每硝化1gNH3-N 需要消耗7.14g堿度，所以硝化過程中需要的堿度量可按下式計算∶

堿度=7.14×QΔCNH3-N×10-3

式中∶

Q為進入濾池的日平均污水量，m3/d;

△CNH3-N 為進出NH3-N濃度的差值，mg/L;

7.14為硝化需堿量系數(shù)，kg 堿度/kgNH3-N。

Ø 對于含氨氮濃度較高的工業(yè)廢水，通常需要補充堿度才能使硝化反應(yīng)器內(nèi)的pH值維持在7.2～8.0之間。計算公式如下∶

堿度=Kx7.14×Q△CNH3-N×10-3

式中∶K為安全系數(shù)，一般為1.2～1.3。

實際工程中進行堿度核算應(yīng)考慮以下幾部分∶入流污水中的堿度，生物硝化消耗的堿度，分解 BOD5 產(chǎn)生的堿度，以及混合液中應(yīng)保持的剩余堿度。要使生物硝化順利進行，必須滿足下式∶

原水總堿度＋BOD5分解產(chǎn)生的堿度>硝化消耗的堿度＋混合液應(yīng)保持的堿度如果堿度不足，要使硝化順利進行，則必須投加純堿，補充堿度。

投加的堿量可按下式計算∶

補充堿度=（硝化消耗的堿度＋混合液應(yīng)保持的堿度）-（原水總堿

度＋BOD5分解產(chǎn)生的堿度

式中∶

系統(tǒng)應(yīng)補充的堿度，mg/L;

硝化消耗的堿度一般按硝化每kgNH3-N消耗 7.14kg堿計算。（以CaCo3);

混合液應(yīng)保一般按曝氣池排出的混合液中剩余 50mg/L 堿度（以CaCO3計）計算;

BOD5 分解過程中產(chǎn)生的堿量與系統(tǒng)的 SRT 有關(guān)系∶

當 SRT>20d 時，可按降解每千克 BOD5產(chǎn)堿0.1kg計算;

當 SRT=10～20d 時，按 0.05kgALK/kgBOD5;

當 SRT<10d 時，按 0.01gALK/kgBOD5。




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