污水處理中硝化細(xì)菌生存的影響因素及控制

污泥負(fù)荷Ns

硝化細(xì)菌更多的還是在伴隨著菌膠團(tuán)的生存，有機(jī)物的去除是***行碳氧氧化，再進(jìn)行氮氧化。有機(jī)物先通過菌膠團(tuán)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(jī)負(fù)荷降低到***程度，硝化細(xì)菌才開始工作進(jìn)行硝化反應(yīng)。對(duì)于這個(gè)污泥負(fù)荷，設(shè)計(jì)值及經(jīng)驗(yàn)值一般小于0.15kgBOD5/KgMLss.d。通過介紹相信大家也能知道污泥負(fù)荷對(duì)于硝化細(xì)菌，硝化反應(yīng)是尤為重要！

污泥齡（SRT）

首先簡(jiǎn)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(yùn)行時(shí)剩余污泥量就是新增長(zhǎng)的活性污泥量。因此，污泥齡也是新增長(zhǎng)的活性污泥在曝氣池中的平均停留時(shí)間，也可以理解為污泥總量增長(zhǎng)一倍也就是繁殖一代所需要的時(shí)間。泥齡ts是活性污泥在曝氣池中的平均停留時(shí)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(jì)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A2O工藝，進(jìn)水水量5000m3/d，進(jìn)水 COD300-400mg/l 進(jìn)水氨氮為 20mg/l，出水在16-20mg/l，氨氮出水要求 5mg/l。從去除率來看脫氮效果不明顯，幾乎沒有經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)詢問運(yùn)營人員，運(yùn)行管理人員平時(shí)運(yùn)行，如果出水 COD 升高，檢測(cè)SV30 為 85%時(shí)，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(huì)排泥，基本 1-2d 排一次泥，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況建議：

1.條件允許的情況下投泥。

2.減少排泥時(shí)間，甚至不排。提高污泥齡。

有毒有害物質(zhì)（抑制物）

有毒有害物質(zhì)對(duì)于所有微生物，細(xì)菌都是致命的作用。硝化細(xì)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***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(jī)化合物。盡量防止這些物質(zhì)進(jìn)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(duì)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(shí)***要做好預(yù)處理，防止有毒有害物質(zhì)進(jìn)入生化池！

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(duì)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***，硝化過程***迅速。關(guān)于PH值，污師們都知道硝化反應(yīng)會(huì)消耗堿度，致使PH值會(huì)降低。但是PH降低不***就是因?yàn)橄趸磻?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(gè)：

一是進(jìn)水中有強(qiáng)酸排入，導(dǎo)致***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(huì)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CaC03計(jì))。因而當(dāng)污水中的堿度不足而TKN負(fù)荷又較高時(shí)，便會(huì)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(qiáng)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(shí)的pH則主要取決于污水中堿度的大小。

而對(duì)于工業(yè)廢水，PH波動(dòng)較大，所以進(jìn)入好氧池中的PH要時(shí)常監(jiān)測(cè)。硝化菌的*** PH值范圍是 7.5-8.0，PH太高或者太低都會(huì)影響。硝化菌的生長(zhǎng)，從我們的運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)來看PH低于6.8時(shí)硝化菌的生長(zhǎng)就會(huì)收到抑制。同時(shí)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(jìn)水指標(biāo)COD:200~300mg/L，氨氮NH3-N：15~20mg/L，TN:25mg/L ,TP:1mg/L。排放標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)A。

情況描述;系統(tǒng)一直運(yùn)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(biāo)升高。由于事故發(fā)生在第二天才發(fā)現(xiàn)指標(biāo)異常。經(jīng)詢問當(dāng)班人員頭天沒有發(fā)現(xiàn)異常。***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(jìn)入，有大量異常工業(yè)廢水進(jìn)入。通過檢測(cè)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(jìn)入，導(dǎo)致系統(tǒng)PH降低，微生物得到抑制，菌膠團(tuán)趨于解體。硝化細(xì)菌死亡，氨氮無去除率，COD超標(biāo)。為了盡快恢復(fù)系統(tǒng)決定停止進(jìn)水，排空水解池，調(diào)節(jié)進(jìn)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(fù)正常。同時(shí)向環(huán)保局報(bào)告排查異常水質(zhì)來源。

溫度（T）

對(duì)于溫度的要求也是至關(guān)重要！

硝化菌的比生長(zhǎng)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(zhǎng)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(huì)增長(zhǎng)，小于 15℃，隨著溫度的降低，硝化速率也會(huì)急劇下降。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，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(huì)出現(xiàn)亞硝酸氮的積累會(huì)導(dǎo)致亞硝酸化的進(jìn)行速度。

所以溫度很重要：

1.每個(gè)菌種都有一個(gè)***生長(zhǎng)溫度，溫度過高或者過低都會(huì)影響菌種活性，硝化菌的***生長(zhǎng)溫度為 25-30℃。

2.一般情況現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的問題是水溫過低，那么水溫過低我們?cè)撊绾芜\(yùn)營？我們通常采取如下措施：

提高外回流比，適當(dāng)增加污泥濃度，提高硝化菌濃度。

適當(dāng)延長(zhǎng)好氧池曝氣時(shí)間，(曝氣也會(huì)產(chǎn)生熱量雖然微弱）。需要注意曝氣時(shí)間，防止曝氣過量污泥解絮。

溶解氧（DO）

首先介紹下溶解氧很多人認(rèn)為是溶解在水中的氧，其實(shí)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(duì)硝化反應(yīng)的影響？

溶解氧過高：溶解氧過高對(duì)硝化反應(yīng)沒有明顯的抑制，但是好氧池是個(gè)大家庭，溶解氧過高會(huì)導(dǎo)致污泥老化，菌膠團(tuán)解體，硝化菌流失。同時(shí)也是對(duì)能源的一種浪費(fèi)。

溶解氧過低：好氧菌與硝化菌惡性競(jìng)爭(zhēng)，硝化菌如此嬌貴，如何競(jìng)爭(zhēng)的過強(qiáng)大的好氧軍團(tuán)。根據(jù)多年經(jīng)驗(yàn)溶解氧低于1.5mg/l，硝化細(xì)菌便會(huì)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。

營養(yǎng)物質(zhì)

微生物的生長(zhǎng)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(zhǎng)情況。關(guān)于營養(yǎng)物質(zhì)也就是碳，氮，磷等物質(zhì)。硝化細(xì)菌是自養(yǎng)菌，需要無機(jī)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(xì)菌的需要，而有機(jī)碳源（BOD）對(duì)硝化卻是一個(gè)威脅，有機(jī)碳源過多，導(dǎo)致異養(yǎng)菌爭(zhēng)奪氧氣和優(yōu)勢(shì)菌種的地位，所以，一般進(jìn)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(xì)菌在菌膠團(tuán)中比例很小，而且合成慢，基本上都可以滿足需要。

進(jìn)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(dāng)氨氮濃度較低時(shí)，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(zhǎng)較快，當(dāng)濃度增大到***程度，反應(yīng)速率均減小。

平常運(yùn)營過程中，總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)為氨氮起始濃度（好氧池前端）市政高于 100mg/l 硝化反應(yīng)，工業(yè)高于 150mg/l 將受到***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）

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(dǎo)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(yàn)：硝化反應(yīng)的氯小于2000mg/l 的情況下正常進(jìn)行 ;當(dāng)然如果進(jìn)水比較穩(wěn)定，可以馴化耐鹽，耐氯，氯在5000mg/L也能正常進(jìn)行。氯的影響在于波動(dòng)性，如果進(jìn)水波動(dòng)大，硝化受的影響就大，很容易流失！

堿度

在硝化過程中需要消耗***量的堿度，如果污水中沒有足夠的堿度，硝化反應(yīng)將導(dǎo)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(jìn)行就***使污水中的堿度大于硝化所需的堿度。

對(duì)于典型的城市污水，進(jìn)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(jì))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(jì)算：

式中：Q 為進(jìn)入濾池的日平均污水量，m3／d；

7.14 為硝化需堿量系數(shù)，kg 堿度／kgNH3-N。

? 對(duì)于含氨氮濃度較高的工業(yè)廢水，通常需要補(bǔ)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(jì)算公式如下：

式中：K 為安全系數(shù)，一般為 1.2～1.3。

實(shí)際工程中進(jìn)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(jìn)行，***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(jìn)行，則***投加純堿，補(bǔ)充堿度。

投加的堿量可按下式計(jì)算：

補(bǔ)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(bǔ)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(jì)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(jì))計(jì)算；

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

當(dāng) SRT＞20d 時(shí)，可按降解每千克 BOD5 產(chǎn)堿 0.1kg 計(jì)算；

當(dāng) SRT＝10～20d 時(shí)，按 0.05kgALK/kgBOD5；

當(dāng) SRT＜10d 時(shí)，按 0.01gALK/kgBOD5。