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2022
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硝化系统的培养与管理
本文将介绍硝化菌培养时应控制的7个重要指标和硝化系统管理的8个运行参数。
一、硝化系统的培养
硝化菌的培养相对于异养菌的培养，是比较困难的，硝化菌的培养过程其实也是污泥的驯化过程。
硝化细菌的培养应遵守循序渐进、有的放矢、精心控制的的原则，出水稳定后并逐步增加原水的进水量，每次增加的进水量为设计进水量的 5~10%，每增加一次应稳定 2~3 个周期或 2 天左右，发现系统内或出水指标上升应继续维持本次进水量，直至出水指标稳定。如出水指标一直上升，应暂停进水，待指标恢复正常后，进水量应稍微减少，或略大于上周期进水量，以此类推，最终达到系统设计符合。
根据影响硝化菌生长的因素，在培养硝化菌时应控制以下7个指标：
① 温度
在生物硝化系统中，硝化细菌对温度的变化非常敏感。在 5～35℃的范围内，硝化菌能进行正常的生理代谢活动；当废水温度低于 15℃时，硝化速率会明显下降；当温度低于10℃时已启动的硝化系统可以勉强维持，但硝化速率的 25%。
尽管随着温度的升高，生物活性和硝化速率也随之升高，但温度过高，会使硝化菌大量死亡，实际运行中要求硝化反应温度低于 38℃。
② pH值
硝化菌对pH值变化非常敏感，最佳pH值是 8.0～8.4，在最佳pH值条件下，硝化菌的硝化速度可达最大值。在硝化菌培养时，如进水pH值低于 6.5时，应及时补充碱度，如NaOH、Na₂CO₃等。
③ 溶解氧
氧是硝化反应过程中的电子受体，反应器内溶解氧高低，必会影响硝化反应的进程。
在活性污泥法系统中，大多数学者认为溶解氧应该控制在 1.5～2.0 mg/L内，低于 0.5 mg/L时，硝化反应趋于停止。
当前，多数学者认为在低DO（1.5 mg/L）下可出现SND（同步硝化反硝化）现象；在DO＞2.0 mg/L，溶解氧浓度对硝化过程影响可不予考虑。但DO浓度不宜太高，因为溶解氧过高能够导致有机物分解过快，从而使微生物缺乏营养，活性污泥易于老化，结构松散。此外溶解氧过高也会致使能耗过大，在经济方面也不合适。
④ 生物固体平均停留时间（污泥龄）
为了使硝化菌群能够在连续流反应器系统存活，微生物在反应器内的停留时间（θc）N 必须大于自养型硝化菌最小的世代时间（θc）minN，否则硝化菌的流失率将大于净增率，将使硝化菌从系统中流失殆尽。一般对（θc）N的取值，至少应为硝化菌最小世代时间的2倍以上，即安全系数应大于2。
⑤ 重金属及有毒物质
有毒物质除了重金属外，对硝化反应产生抑制作用的物质还有：高浓度氨氮、高浓度硝酸盐有机物及络合阳离子等。
⑥ COD/BOD
如果系统内 COD/BOD 较高，系统内的异养菌就会与硝化菌争夺溶解氧，由于异养菌的数量远远大于硝化菌，硝化菌常常在系统内 COD/BOD 较高的情况下因得不到一定量的溶解氧，而无法生长增殖。
一般系统内 BOD高于 20 mg/L，就会对硝化菌产生抑制。如果进水 COD/BOD 过高或碳氮比较高，硝化菌的培养就必须通过延时曝气来实现，即系统内 COD/BOD 已经合格或处于较低水平时，继续曝气，给予硝化菌足够的生长时间；曝气时，同样要控制好溶解氧，尽量低于3 mg/L，防止污泥加速老化。
⑦ 氨氮浓度
在系统氨氮浓度 200mg/L 时硝化菌就会被抑制，因此建议系统内氨氮浓度不高于150 mg/L。在高氨污水处理中，由于进水氨氮浓度高，如果不注意，几个周期后氨氮浓度就会升高到一定程度，常常在A池高于 200 mg/L，因此在硝化菌培养过程中以及正常运行时，应始终维持系统出水氨氮浓度在工艺要求指标以内，保证从调试开始就保证出水合格。
二、硝化系统的管理
在硝化系统的调试、管理过程中，只有控制好运行参数才能保证出水氨氮达标，具体管理指标及参数如下：
① 污泥负荷与污泥龄
生物硝化属低负荷工艺，F/M一般在 0.05～0.15 kg BOD/kg MLVSS·d。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。
与低负荷相对应，生物硝化系统的SRT一般较长，因为硝化细菌世代周期较长，若生物系统的污泥停留时间过短，污泥浓度较低时，硝化细菌就培养不起来，也就得不到硝化效果。SRT控制在多少，取决于温度等因素。对于以脱氮为主要目的生物系统，通常SRT可取11～23 d。
② 回流比
生物硝化系统的回流比一般较传统活性污泥工艺大，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，若回流比太小，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。
通常回流比控制在 50～100％。
③ 水力停留时间
生物硝化曝气池的水力停留时间也较活性污泥工艺长，至少应在 8h 以上，因为硝化速率较有机污染物的去除率低得多，因而需要更长的反应时间。
④ BOD₅/TKN
TKN系指水中有机氮与氨氮之和，入流污水中 BOD₅/TKN 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。
在很多城市污水处理厂的运行实践发现，BOD₅/TKN值最佳范围为 2～3 左右。
⑤ 硝化速率
生物硝化系统中主要的工艺参数是硝化速率，指单位重量的活性污泥每天转化的氨氮量。硝化速率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0.02g NH₃-N /gMLVSS×d。
⑥ 溶解氧
硝化细菌为专性好氧菌，无氧时即停止生命活动，且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。因此，需保持生物池好氧区的溶解氧在 2 mg/L以上，特殊情况下溶解氧含量还需提高。
⑦ 温度
硝化细菌对温度的变化也很敏感，当污水温度低于15℃时，硝化速率会明显下降，当污水温度低于5℃时，其生理活动会完全停止。因此，冬季时污水处理厂特别是北方地区的污水处理厂出水氨氮超标的现象较为明显。
⑧ pH
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。因此，应尽量控制生物硝化系统的混合液pH大于7.0。
2023-09-21
2023-09-18
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