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咱們今天專門梳理硝化和反硝化的核心知識(shí)，還有實(shí)際應(yīng)用里常遇到的問(wèn)題，看完能幫大家少踩坑～

一、先搞懂 3 個(gè)基礎(chǔ)概念

1、硝化反應(yīng)

簡(jiǎn)單說(shuō)，就是在有氧氣（好氧）的環(huán)境下，靠?jī)煞N自養(yǎng)型微生物 —— 亞硝酸鹽菌和硝酸鹽菌，把水里的氨氮先變成亞硝酸鹽氮，再變成硝酸鹽氮的過(guò)程。整個(gè)反應(yīng)分 “亞硝化” 和 “硝化” 兩步走，核心是靠這兩種菌的作用。

2、反硝化反應(yīng)

和硝化相反，反硝化得在沒(méi)氧氣（缺氧）的環(huán)境下進(jìn)行。靠的是兼氧性的脫氮菌（也就是反硝化菌），把之前硝化出來(lái)的亞硝酸鹽氮（NO??-N）和硝酸鹽氮（NO??-N）還原成氮?dú)猓∟?），這樣氮就從水里跑掉了。

反硝化菌是異養(yǎng)菌，缺氧的時(shí)候它會(huì)拿硝酸鹽里的氧當(dāng) “電子受體”，再拿有機(jī)物當(dāng) “電子供體” 來(lái)獲取能量，同時(shí)把有機(jī)物氧化穩(wěn)定。對(duì)應(yīng)的反應(yīng)方程式是這樣的：

NO?? + 3H（電子供給體 - 有機(jī)物）→ 0.5N? + H?O + OH?

NO?? + 5H（電子供給體 - 有機(jī)物）→ 0.5N? + 2H?O + OH?

3、短程硝化反硝化

這個(gè)是簡(jiǎn)化版的脫氮工藝。短程硝化就是氨氮（NH?）只變成亞硝酸鹽根（NO??），不再往下變成硝酸鹽根（NO??）；然后亞硝酸鹽根直接變成氮?dú)猓∟?），這叫短程反硝化。整個(gè)過(guò)程就是 “NH?→NO??→N?”，能直接把水里的氨氮去掉，步驟更短。

二、影響硝化反硝化效果的 9 個(gè)關(guān)鍵因素

這部分?jǐn)?shù)據(jù)很重要，實(shí)際操作時(shí)照著調(diào)，效果會(huì)更穩(wěn)～

1、pH 值

? 硝化反應(yīng)：適宜 pH 是 7.0～8.0。其中亞硝酸鹽菌在 7.0～7.8 時(shí)最活躍，硝酸鹽菌在 7.7～8.1 時(shí)活性最好；要是 pH 降到 5.5 以下，硝化反應(yīng)基本就停了。

? 反硝化反應(yīng)：最適 pH 是 7.0～7.5。

? 要是同步做硝化和反硝化，考慮到兩者堿度的消耗和產(chǎn)生，最適合的 pH 大概是 7.5。

2、溶解氧（DO）

? 硝化：DO 得保持在 2～3mg/L，最低不能低于 1mg/L；要是 DO 降到 0.5～0.7mg/L 以下，氨氮的硝化就會(huì)被抑制。

? 反硝化：得在缺氧環(huán)境，DO 要控制在 0.2～0.5mg/L。因?yàn)檠鯕鈺?huì)和硝酸鹽搶 “電子供體”，還會(huì)抑制反硝化菌里關(guān)鍵酶的活性。

3、溫度

? 硝化：適宜溫度 20～30℃，亞硝酸鹽菌最適溫度是 35℃，硝酸鹽菌是 20～40℃；15℃以下，硝化速度會(huì)掉得很厲害。

? 反硝化：最適溫度大概 30℃；低于 5℃或者高于 40℃，反硝化基本就停了。

4、堿度

一般污水處理廠的堿度要維持在 200mg/L 左右。這里有兩個(gè)關(guān)鍵反應(yīng)的堿度變化，大家可以參考：

? 硝化時(shí)：把 1g 氨氮氧化成硝酸鹽氮，大概要消耗 7.14g 碳酸氫鹽（按 CaCO?算）的堿度。

? 反硝化時(shí)：把 1g 硝酸鹽氮還原成氮?dú)猓蟾拍墚a(chǎn)生 3.57g 堿度（按 CaCO?算），還需要 2.86g 左右的有機(jī)物（按 BOD5 算）。

另外，微生物分解 1mg 有機(jī)碳源（BOD5），大概能產(chǎn)生 0.1mg 堿度（按 CaCO?算）。

5、碳氮比（C/N）

? 硝化：硝化菌是自養(yǎng)菌，硝化池里有機(jī)碳不能太多，不然異養(yǎng)菌長(zhǎng)得太快，硝化菌就搶不到營(yíng)養(yǎng)了（控制好 BOD5/TKN 的比例）。

? 反硝化：反硝化菌是異養(yǎng)菌，得靠有機(jī)碳當(dāng) “電子供體”，所以碳源越足、C/N 越高，反硝化效果越好，總氮（TN）去除率也越高。要是 BOD5/TN＞3，碳源夠了，不用額外加；要是不夠就得補(bǔ)。

6、水力停留時(shí)間（HRT）

? 硝化：HRT 控制在 4～10 小時(shí)就行。

? 反硝化：HRT 控制在 1～4 小時(shí)。

要是 HRT 太短，菌沒(méi)來(lái)得及反應(yīng)就流走了；太長(zhǎng)也沒(méi)用，反而會(huì)讓菌 “餓肚子”（有機(jī)負(fù)荷太低），活性下降。

7、污泥停留時(shí)間（SRT）

硝化的 SRT 一般控制在 10～20 天。因?yàn)橄趸L(zhǎng)得特別慢（最大比生長(zhǎng)速率才 0.3～0.5 天?1），SRT 必須比它的 “最小世代時(shí)間” 長(zhǎng)，才能留住足夠的硝化菌；但 SRT 太長(zhǎng)也不行，會(huì)讓菌缺營(yíng)養(yǎng)死亡。

（小解釋：比生長(zhǎng)速率 μ—— 就是每小時(shí)每單位質(zhì)量的菌體，能增加的菌體量）

8、氧化還原電位（ORP）

? 硝化段：ORP 大概在 + 180mV 左右。

? 反硝化段：ORP 在 - 50～-110mV 之間。

ORP 能反映水的氧化還原性，數(shù)值越高氧化性越強(qiáng)。尤其 DO 低的時(shí)候，DO 稍微變一點(diǎn)，ORP 就會(huì)有明顯變化，所以可以靠 ORP 間接控 DO。

9、碳源投加量

關(guān)鍵是知道不同碳源對(duì)應(yīng)的 COD 和 BOD5—— 比如甲醇、乙醇、乙酸、乙酸鈉、葡萄糖，它們各自 1 克能對(duì)應(yīng)多少 COD、多少 BOD5，投加時(shí)按這個(gè)算量就行（原文沒(méi)給具體數(shù)值，實(shí)際用的時(shí)候可以查對(duì)應(yīng)參數(shù)）。

三、19 個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題及解答（實(shí)操必看）

問(wèn)題 1：實(shí)際用的時(shí)候，反硝化的碳氮比控制在多少好？5 以下還是 6～8？

答：個(gè)人覺(jué)得控制在 6～8 比較合適。

問(wèn)題 2：鹽度 2% 會(huì)抑制硝化菌，這里說(shuō)的鹽度是純氯化鈉嗎？

答：實(shí)驗(yàn)室里用的是純氯化鈉；實(shí)際應(yīng)用中可能會(huì)有點(diǎn)差別，但基本控制在 2% 左右，超過(guò)的話菌種活性會(huì)受很大影響。

問(wèn)題 3：你說(shuō)的這些菌，適合普通活性污泥法，還是也能用于接觸氧化、載體流化床？

答：都能用。只要是生化處理系統(tǒng)，理論上都能加特殊菌種來(lái)強(qiáng)化效果。

問(wèn)題 4：城鎮(zhèn)污水處理廠，硝化菌一般投加多少量？

答：主要看兩個(gè)數(shù)據(jù)：一是進(jìn)水氨氮濃度（一般 30～50mg/L，出水要控制在 5mg/L 以下）；二是停留時(shí)間。城鎮(zhèn)污水廠用硝化菌不多，大概是十萬(wàn)分之一的量，建議前期投 3 次，效果會(huì)更穩(wěn)。

問(wèn)題 5：硝化細(xì)菌抑制劑里的 N-serve 是什么東西？

答：是一種復(fù)雜的化合物，叫 2 - 氯 - 6-(三氯甲基) 吡啶。

問(wèn)題 6：硝化反硝化需要補(bǔ)堿度，用碳酸鈉和氫氧化鈉哪個(gè)效果好？區(qū)別大嗎？

答：碳酸鈉效果更好，但價(jià)格也更貴。

問(wèn)題 7：硝化菌耐毒性沖擊的能力怎么樣？反硝化菌的負(fù)荷一般是多少？

答：硝化菌耐毒性沖擊的能力通常不太好，因?yàn)樗亲责B(yǎng)菌，有毒物質(zhì)多了影響很大；反硝化菌的負(fù)荷沒(méi)法一概而論，得看池子里菌的量。

問(wèn)題 8：我們的 AO 工藝運(yùn)行時(shí)，好氧池 pH 是 6.2，COD600mg/L，氨氮 140mg/L，pH 調(diào)到多少合適？加片堿在好氧池行不？

答：pH 調(diào)到 7.0～7.5 就行，加片堿是可以的。

問(wèn)題 9：你們的硝化菌、反硝化菌是固態(tài)的嗎？需要活化嗎？

答：硝化菌是液態(tài)的，反硝化菌是固態(tài)的。

問(wèn)題 10：很多特種廢水水量不大，想知道菌種制備成本高不高？還有從制備菌種到看到處理效果，大概要多久？

答：一般菌株都能快速大規(guī)模制備。成本要看菌株：芽孢類菌株成本低，硝化菌是化能自養(yǎng)型，成本相對(duì)高；要是需要特殊保藏，成本也會(huì)增加。通常菌株加進(jìn)去后，一周左右就能看到效果。

問(wèn)題 11：特定菌種投進(jìn)去后，要是進(jìn)水沒(méi)沖擊，會(huì)不會(huì)自然衰減？比如石化廢水處理案例里，出水先降后又波動(dòng)上升，這是為啥？

答：和菌株種類有關(guān)。有些菌能在環(huán)境里長(zhǎng)期存活，基本不衰減（比如硝化菌）；有些菌會(huì)慢慢衰減，這時(shí)候就得補(bǔ)加。因?yàn)榛钚晕勰嘞到y(tǒng)里，外來(lái)菌種會(huì)和本土菌競(jìng)爭(zhēng)，競(jìng)爭(zhēng)不過(guò)就會(huì)減少。

問(wèn)題 12：硝化和反硝化的速度有數(shù)據(jù)嗎？比如 1 克細(xì)菌每小時(shí)能降解多少氨氮或硝酸鹽？

答：硝化速率最好的能到 800mgNH??-N/(L?h)；反硝化速率不太好測(cè)，目前給不出準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

問(wèn)題 13：很多文獻(xiàn)說(shuō)硝化菌對(duì)氨氮起始濃度有要求，怎么看這個(gè)事？

答：氨氮濃度太高對(duì)硝化菌是有抑制的，哪怕它是專門降解氨氮的。

問(wèn)題 14：成熟的菌劑能適應(yīng)各種廢水水質(zhì)嗎？對(duì)不同水質(zhì)的適應(yīng)周期要多久？

答：菌劑對(duì)不同水質(zhì)都有個(gè)短暫的適應(yīng)期。一般硝化菌 3 天就能起作用，7 天內(nèi)肯定能看到效果。

問(wèn)題 15：測(cè)過(guò)表面活性劑對(duì)硝化菌的影響嗎？硝化菌的抑制劑還有哪些？

答：表面活性劑沒(méi)測(cè)過(guò)；抑制劑有很多種，大家可以自己查一下具體類別。

問(wèn)題 16：除了乙炔，還有哪些常見(jiàn)物質(zhì)會(huì)對(duì)硝化菌、亞硝化菌有毒性？

答：常見(jiàn)的比如對(duì)革蘭氏陰性菌有影響的抗生素，還有銅等重金屬，這些對(duì)它們都比較敏感。

問(wèn)題 17：反硝化菌在缺氧區(qū)停留多久效果最好？

答：要看硝酸鹽的量和菌種濃度 —— 硝酸鹽越多，需要的停留時(shí)間就越長(zhǎng)。

問(wèn)題 18：硝化菌和反硝化菌的世代周期有多長(zhǎng)？

答：硝化菌是化能自養(yǎng)菌，長(zhǎng)得慢，世代周期長(zhǎng)，通常繁殖一代要 10 小時(shí)甚至幾十個(gè)小時(shí)（這也是它成本高的原因）；反硝化菌是一大類菌，只要能把硝酸鹽變成氮?dú)獾亩妓悖来芷诙獭㈤L(zhǎng)得快，市面上常見(jiàn)的反硝化菌，繁殖一代只要幾十分鐘。

問(wèn)題 19：把回流直接回到厭氧池，反硝化菌能充分發(fā)揮作用嗎？

答：肯定不行！因?yàn)榉聪趸迷谌毖醐h(huán)境下進(jìn)行，厭氧池的條件不滿足。