污水廠的處理流程中的工藝細節(jié)管理（二十四）-生化池的運行細節(jié)15

上周工藝細節(jié)管理對生物池的硝化反應(yīng)進行了全面的細節(jié)討論，這周開始對脫氮的第二步反硝化反應(yīng)的工藝細節(jié)管理進行探討，歡迎大家持續(xù)關(guān)注并參與討論。

在傳統(tǒng)的生物脫氮理論中，氮的去除需要經(jīng)過氨氮在有氧條件下被硝化菌硝化為亞硝酸根和硝酸根，而后在缺氧環(huán)境中被反硝化菌利用有機物轉(zhuǎn)換為氮氣釋放到空氣中去，這樣就完成了污水廠的對污水中的氮化合物的去除過程，也是生物脫氮的主流理論，現(xiàn)階段大部分污水廠的生物脫氮工藝遵照這個傳統(tǒng)理論進行設(shè)計建造，因此在污水廠的工藝運行中，管理人員需要按照這樣的傳統(tǒng)生物脫氮理論進行工藝運行的管理?，F(xiàn)階段也有新興的脫氮理論在不斷發(fā)展，但是應(yīng)用面比較窄，要求工況條件高，沒有大面積普及，在本系列中就不再展開討論了，公眾號今后在一些小的專題內(nèi)會重點進行探討。

基于這種傳統(tǒng)理論的生物脫氮，前面的多篇文章討論了氨氮硝化反應(yīng)過程的工藝管理的細節(jié)內(nèi)容，在工藝流程中完成了氨氮的硝化，出水指標的氨氮會達到排放標準，但是總氮指標還不能達到排放標準，因為總氮指標中不僅僅包含氨氮，還包含氨氮硝化以后產(chǎn)生的硝酸根這一類的氮族化合物，導(dǎo)致總氮不能達到排放標準，需要繼續(xù)進行廠內(nèi)的反硝化過程的工藝管理，才能實現(xiàn)總氮指標的達標排放。

基于傳統(tǒng)理論的反硝化反應(yīng)，是在溶解氧低于0.5mg/L的缺氧環(huán)境中，對水中的硝酸鹽氮在反硝化菌的作用下，結(jié)合水中的易降解碳源，進行生化反應(yīng)，釋放出氮氣的過程，以甲醇為碳源的反應(yīng)方程式如下：

6H++6NO₃^-+5CH₃OH→3N₂↑+13H₂O+5CO₂↑

從反應(yīng)方程式我們可以看到要完成硝態(tài)氮向氮氣的轉(zhuǎn)化，需要考慮幾個因素的工程化的應(yīng)用考慮，一個是充足的硝酸根，一個是足夠的小分子碳源，還有就是缺氧環(huán)境，那么根據(jù)反應(yīng)機理方程式在污水廠是如何實現(xiàn)的呢，來看看污水廠內(nèi)的反硝化過程的工藝設(shè)置：

對于生物池內(nèi)的反硝化過程，在污水廠的生物池內(nèi)進行了專有區(qū)域的劃分，在生物池的污水流向上的缺氧區(qū)設(shè)置在好氧區(qū)前端，缺氧區(qū)內(nèi)為了保證反硝化的缺氧環(huán)境不設(shè)置充氧曝氣裝置，但是安裝有攪拌推進器，以保障活性污泥不發(fā)生沉降，在攪拌器的作用下活性污泥保持懸浮狀態(tài)，更好的和水中的硝態(tài)氮接觸反應(yīng)。由于氨氮的硝化反應(yīng)是在好氧區(qū)的中后段進行的，缺氧區(qū)設(shè)置在好氧區(qū)前端，反硝化反應(yīng)可以充分的利用進水中的易降解的碳源，減少因放置好氧區(qū)后端被好氧區(qū)消耗碳源的人為補充量，但是生活污水廠進水中的氮族還是以氨氮為主，硝態(tài)氮沒有占主要成分，而好氧區(qū)才完成了氨氮的硝化作用，生成了大量的硝酸鹽氮，污水廠利用內(nèi)回流泵對這個矛盾實現(xiàn)了解決，設(shè)置在好氧段末端的內(nèi)回流泵將進水中的氨氮經(jīng)過好氧區(qū)域硝化反應(yīng)生成硝酸鹽氮大量的回流到缺氧區(qū)內(nèi)，使缺氧區(qū)內(nèi)的硝酸鹽氮的含量增加，為反硝化反應(yīng)提供了反應(yīng)基礎(chǔ)，實現(xiàn)了缺氧區(qū)的反硝化功能的發(fā)揮。

這就是污水廠內(nèi)的生物池對反硝化反應(yīng)的設(shè)置，污水廠利用了倒置后的硝化和反硝化流程，充分地利用了進水中的小分子碳源補充反硝化反應(yīng)的碳源需求，利用了內(nèi)回流泵補充了倒置后的反硝化區(qū)內(nèi)的硝態(tài)氮不足造成反應(yīng)難以向右進行的問題?？梢哉f污水廠的工藝設(shè)計充分挖掘了污水中的有效碳源，在工藝運行中要對廠內(nèi)的工藝設(shè)置情況進行深入的工藝機理的理解，在后續(xù)的工藝管理中，才能充分挖掘工藝細節(jié)達到反硝化微生物的反應(yīng)的工藝環(huán)境要求，實現(xiàn)污水處理的總氮指標的穩(wěn)定達標。

從工藝原理和污水廠的工藝設(shè)置上了解了生物池內(nèi)的反硝化過程后，在實際運行中要注意工藝細節(jié)來保證污水廠的反硝化脫氮的工藝穩(wěn)定運行，由于脫氮過程的分步進行，僅完成氨氮的硝化還不能保障總氮的達標，對反硝化過程仍然需要工藝細節(jié)上的管理，才能保障脫氮的順利進行。對于反硝化的工藝細節(jié)管理需要從反硝化的反應(yīng)機理，工程設(shè)置上進行工藝細節(jié)的挖掘，在日常的工藝運行中加以注意。

首先來從工藝原理的角度來對反硝化脫氮的工藝運行細節(jié)進行討論。

1、反硝化的缺氧環(huán)境

生物池內(nèi)的反硝化反應(yīng)是一個缺氧反應(yīng)，有氧原子的參與，但不是氧氣參與，在方程式中可以看到，反應(yīng)中的氧來自于硝酸鹽氮中的氧原子，參與反硝化反應(yīng)的反硝化菌屬異養(yǎng)型兼性菌，在存在分子氧時，利用分子氧作為最終電子受體分解有機物；在無分子氧時，則利用NO₃^-或NO₂^-中的N⁵⁺和N³⁺作為電子受體，O^2-作為受氫體生成H₂O和OH^-，有機物則作為碳源及電子供體提供能量并得到氧化穩(wěn)定。因此在反硝化區(qū)對溶解氧，也就是分子氧是要嚴格控制的，避免分子氧的存在對反硝化反應(yīng)的影響，而對反硝化區(qū)溶解氧的控制主要在工程上有不設(shè)置曝氣裝置，使用推流攪拌器來保持活性污泥的懸浮態(tài)。

在工藝運行中，污水在城市地下管網(wǎng)的流動中，產(chǎn)生了一些跌水曝氣，進入到污水廠以后在預(yù)處理段，在一些設(shè)置的高程差商也會產(chǎn)生跌水曝氣，有些污水廠采用曝氣沉砂池，曝氣洗砂的方式也對污水中進行了充氧。這部分氧氣不是特定充氧，但是也會對厭缺氧環(huán)境的低溶氧保持造成一定的影響，在運行中，可以檢測預(yù)處理段的從進水到進入生物池前的最后階段的溶氧變化，看是否存在溶氧升高的情況，必要時可以采取淹沒出水，定期曝氣，活性污泥系統(tǒng)廠內(nèi)污水回流到集水井消耗水中的溶解氧等方式對進入到生物池的污水進行低溶氧的控制。

歡迎持續(xù)關(guān)注污水廠工藝流程中的工藝細節(jié)管理后續(xù)文章。

延伸閱讀：

污水廠的處理流程中的工藝細節(jié)管理（一）

污水廠的處理流程中的工藝細節(jié)管理（二）

污水廠的處理流程中的工藝細節(jié)管理（三）

污水廠的處理流程中的工藝細節(jié)管理（四）

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污水廠的處理流程中的工藝細節(jié)管理（十）-生化池的運行細節(jié)1

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污水廠的處理流程中的工藝細節(jié)管理（十九）-生化池的運行細節(jié)10

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污水廠的處理流程中的工藝細節(jié)管理（二十一）-生化池的運行細節(jié)12

污水廠的處理流程中的工藝細節(jié)管理（二十二）-生化池的運行細節(jié)13

污水廠的處理流程中的工藝細節(jié)管理（二十三）-生化池的運行細節(jié)14