污水处理系统中的生物硝化过程

定义

通过生物硝化去除氮反硝化作用是一个两步的过程。在第一步(硝化)中，氨在好氧条件下转化为硝酸盐(NO_3.⁻)．在第二步(反硝化)中，硝酸盐转化为N₂O或氮气₂)在缺氧条件下。两步生物过程其中氨(NH₄‐N)被氧化为亚硝酸盐(NO₂)，亚硝酸盐被氧化成硝酸盐(NO_3.N)。

硝化作用的目的

1. 氨对受水的影响与DO浓度和鱼的毒性
2. 需要提供脱氮来控制富营养化
3. 需要为水回用包括地下水补给提供氮控制
4. 饮用水中硝酸盐氮的MCL最大值为45 mg/L或10 mg/L
5. 以450 L/capita的流量计算，城市污水中有机氮和氨氮的总浓度在25 - 45 mg/L之间。d(120加/ capita.d)
6. 在供水有限的情况下，生活污水中总氮含量超过200毫克/升

硝化过程

污水处理中的硝化过程分为悬浮生长和附着生长两种生物过程

悬浮生长过程

由曝气池、澄清池和滤池组成的单污泥工艺可以实现除BOD的硝化作用污泥回收系统

当废水中存在有毒和抑制物质时，可以考虑采用双污泥悬浮生长系统，由两个曝气池和两个澄清池串联而成。第一曝气池/澄清池在短SRT下进行BOD和有毒物质的去除，第二曝气池/澄清池在长SRT下进行硝化作用;硝化细菌比异养细菌生长得慢得多。

附加增长过程

• 在硝化作用中，大多数BOD必须在硝化生物建立之前被去除
• 异养菌比硝化菌具有更高的生物量和固定膜系统的表面积;
• 在去除BOD后的附着生长反应器中完成硝化反应，或在专为硝化而设计的单独附着生长系统中完成硝化反应。
• 附着生长过程的硝化速率高于悬浮生长过程。附着生长过程通常比悬浮生长过程在流出物中携带更多的悬浮物。

微生物的硝化作用

• 好氧自养细菌负责活性污泥和生物膜过程的硝化作用;
• 两步法硝化涉及两组细菌;第二阶段，亚硝酸盐被另一组自养细菌(硝化菌)氧化为硝酸盐。
• 其他用于将氨氧化成亚硝酸盐(前缀为亚硝基)的自养细菌:亚硝化球菌(Nitrosococcus)、亚硝化螺旋体(Nitrosospira)、亚硝化菌(Nitrosolobus)和亚硝化菌(Nitrosorobrio)
• 其他能将亚硝酸盐氧化为硝酸盐的自养细菌有:硝化球菌(Nitrococcus)、硝化螺旋菌(Nitrospira)、硝化棘菌(Nitrospina)和硝化eystis

影响硝化过程的因素

环境因素:pH值

• 废水处理中的硝化过程对pH敏感，当pH值低于6.8时，硝化速率显著下降;最佳硝化速率发生在pH值7.5‐8.0范围内;通常使用的pH值为7.0至7.2;
• 低碱性水需要加入碱度以维持可接受的pH值;
• 加入的碱度取决于初始碱度浓度和NH的量₄‐被氧化的N;
• 碱度以石灰、纯碱、碳酸氢钠或氢氧化镁的形式加入的碱度

环境因素:毒性

• 在低浓度下，硝化菌是有机有毒化合物存在的良好指示物;
• 有毒化合物包括:溶剂型有机化学品，胺，蛋白质，单宁，酚类化合物，醇，氰酸酯，醚，氨基甲酸酯和苯

环境因素:金属

• 0.25 mg/L的镍、0.25 mg/L的铬和0.10 mg/L的铜完全抑制氨氧化
• 环境因素:非电离氨
• 硝化作用也被非电离氨(NH)所抑制_3.)或游离氨，以及未电离的亚硝酸(HNO .)₂)；
• 抑制效果与总氮浓度、温度和pH有关。