硝化反应影响导致的氨氮超标

氨氮超标有很多种情况，如污泥负荷F/M和泥龄SRT、回流比R与水力停留时间T、溶解氧DO、硝化速率、BOD5/TKN对硝化的影响、pH和碱度对硝化的影响、有毒物质对硝化的影响和温度对硝化的影响。

1、污泥负荷F/M和泥龄SRT

生物硝化属低负荷工艺，F/M一般都在0.15 kgBOD/(kgMLVSS·d)以下。负荷越低，硝化进行得越充分，NH3-N向NO3—-N转化的效率就越高。有时为了使出水NH3-N非常低，甚至采用F/M为0.05kgBOD/(kgMLVSS·d)的超低负荷。

与低负荷相对应，生物硝化系统的泥龄SRT一般较长，这主要是因为硝化细菌增殖速度较慢，世代期长，如果不保证足够长的SRT，硝化细菌就培养不起来，也就得不到硝化效果。实际运行中，SRT控制在多少，取决于温度等因素。但一般情况下，要得到理想的硝化效果，SRT至少应在15d以上。

2、回流比R与水力停留时间T

生物硝化系统的回流比一般较传统活性污泥工艺大。这主要是因为生物硝化系统的活性污泥混合液中已含有大量的硝酸盐，如果回流比太小，活性污泥在二沉池的停留时间就较长，容易产生反硝化，导致污泥上浮。

生物硝化系统曝气池的水力停留时间Ta一般也较传统活性污泥工艺长，至少应在8h之上。这主要是因为硝化速率较有机污染物的去除速率低得多，因而需要更长的反应时间。

3、溶解氧DO

硝化工艺混合液的DO应控制在2.0 mg/L，一般在2.0~3.0 mg/L之间。当DO小于2.0 mg/L时，硝化将受到抑制；当DO小于1.0 mg/L时，硝化将受到完全抑制并趋于停止。生物硝化系统需维持高浓度DO，其原因是多方面的。首先，硝化细菌为专性好氧菌，无氧时即停止生命活动，不像分解有机物的细菌那样，大多数为兼性菌。其次，硝化细菌的摄氧速率较分解有机物的细菌低得多，如果不保持充足的氧量，硝化细菌将“争夺”不到所需要的氧。另外，绝大多数硝化细菌包埋在污泥絮体内，只有保持混合液中较高的溶解氧浓度，才能将溶解“挤入”絮体内，便于硝化菌摄取。

一般情况下，将每克NH3-N转化成NO3-N约需氧4.57g，对于典型的城市污水，生物硝化系统的实际供氧量一般较传统活性污泥工艺高50%以上，具体取决于进水中的TKN浓度。

4、硝化速率

生物硝化系统一个专门的工艺参数是硝化速率，系指单位重量的活性污泥每天转化的氨氮量，一般用NR表示，单位一般为gNH3-N/(gMLVSS·d)。NR值的大小取决于活性污泥中硝化细菌所占的比例，温度等很多因素，典型值为0.02 gNH3-N/(gMLVSS·d)，即每克活性污泥每天大约能将0.02 gNH3-N转化成NO3—-N。

5、BOD5/TKN对硝化的影响

TKN系指水中有机氮与氨氮之和。入流污水中BOD5与TKN之比是影响硝化效果的一个重要因素。BOD5/TKN越大，活性污泥中硝化细菌所占的比例越小，硝化速率NR也就越小，在同样运行条件下硝化效率就越低；反之，BOD5/TKN越小，硝化效率越高。典型城市污水的BOD5/TKN大约为5－6，此时活性污泥中硝化细菌的比例约为5％；如果污水的BOD5/TKN增至9，则硝化菌比例将降至3%；如果BOD5/TKN减至3，则硝化细菌的比例可高达9%。其次，BOD5/TKN变小时，由于硝化细菌比例增大，部分会脱离污泥絮体而处于游离状态，在二沉池内不易沉淀，导致出水混浊。综上所述，BOD5/TKN太小时，虽硝化效率提高，但出水清澈度下降；而BOD5/TKN太大时，虽清澈度提高，但硝化效率下降。因而，对某一生物硝化系统来说，存在一个最佳BOD5/TKN值。很多处理厂的运行实践发现，BOD5/TKN值最佳范围为2~3。

6、 pH和碱度对硝化的影响

硝化细菌对pH反应很敏感，在PH为8~9的范围内，其生物活性最强，当PH＜6.0或＞9.6时，硝化菌的生物活性将受到抑制并趋于停止。在生物硝化系统中，应尽量控制混合液的pH大于7.0，当pH＜7.0时，硝化速率将明显下降。当pH＜6.5时，则必须向污水中加碱。

混合液pH下降的原因可能有两个，一是进水中有强酸排入，导致入流污水pH降低，因而混合液的pH也随之降低。如果无强酸排入，正常的城市污水应该是偏碱性的，即pH一般都大于7.0，此时混合液的pH则主要取决于入流污水中碱度的大小。由硝化反应方程可看出，随着NH3-N被转化成NO3-N，会产生出部分矿化酸度H＋，这部分酸度将消耗部分碱度，每克NH3-N转化为NO3-N约消耗7.14g碱度(以CaCO3计)。因而当污水中的碱度不足而TKN负荷又较高时，便会耗尽污水中的碱度，使混合液pH降低至7.0以下，使硝化速率降低或受到抑制。

7、有毒物质对硝化的影响

某些重金属离子、络合阴离子、氰化物以及一些有机物质会干扰或破坏硝化细菌的正常生理活动。当这些物质在污水中的浓度较高，便会抑制生物硝化的正常运行。例如，当铅离子大于0.5mg/L、酚大于5.6mg/L、硫脲大于0.076mg/L时，硝化均会受到抑制。有趣的是，当NH3-N浓度大于200mg/L时，也会对硝化过程产生抑制，但城市污水中一般不会有如此高的NH3-N浓度。

8、温度对硝化的影响

硝化细菌对温度的变化也很敏感。在5~35℃的范围内，硝化细菌能进行正常的生理代谢活动，并随温度的升高，生物活性增大。在30℃左右，其生物活性增至最大，而在低于5℃时，其生理活动会完全停止。在生物硝化系统的运行管理中，当污水温度在16℃之上时，采用8~10d的泥龄即可；但当温度低于10℃时，应将泥龄SRT增至12~20d。

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