從之前的關(guān)于生物脫氮的公眾號(hào)文章中，我們可以了解生物脫氮是分為兩部分進(jìn)行得，第一部分是硝化反應(yīng)，這部分是將污水中得有機(jī)氮和氨氮（NH3-N）轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽氮（NO2-N）和硝酸鹽氮（NO3-N）得過(guò)程，這個(gè)過(guò)程進(jìn)行得好壞，直接影響到出水的氨氮指標(biāo)，同時(shí)也影響著生物脫氮得第二部分反硝化反應(yīng)，這一期公眾號(hào)會(huì)深入的討論下硝化反應(yīng)中的一些內(nèi)容，以便在生產(chǎn)運(yùn)行中，更有效的進(jìn)行控制和管理。
污水廠內(nèi)的硝化作用，是一個(gè)需要兩組細(xì)菌參與才能完成的兩步過(guò)程。也就是第一階段，氨通過(guò)一組自養(yǎng)菌(主要以亞硝化單胞菌屬，亞硝化球菌屬，亞硝化螺旋菌屬，亞硝化葉菌屬等等細(xì)菌為主，注意前面都有亞硝化的前綴)氧化成亞硝酸鹽，第二階段，亞硝酸鹽被另一組的自養(yǎng)菌(主要以硝化菌屬，硝化球菌，硝化螺菌，硝化囊菌屬等細(xì)菌為主，前綴是硝化)氧化成硝酸鹽。這是兩種不同的細(xì)菌在發(fā)揮作用才能完成污水廠內(nèi)的污水硝化，也就是氨氮的生物硝化過(guò)程。
生物硝化反應(yīng)通過(guò)化學(xué)方程式來(lái)表述就是：
在這個(gè)方程式中，我們可以看到完成整個(gè)氨氧化的過(guò)程，需要的氧和氮的比值為：
也就是說(shuō)每降解一克NH4-N（注意不是氨的量，是氨中氮的量）需要4.57g的氧氣O2。
從這個(gè)計(jì)算中，我們基本可以得出在實(shí)際生產(chǎn)中，去除氨氮所需要的氧氣的大致的量，特別是遇到特殊水質(zhì)進(jìn)水時(shí)，造成進(jìn)水氨氮持續(xù)增高的時(shí)候，要注意溶解氧的調(diào)整，確保這個(gè)生物脫氮的化學(xué)表示的方程能夠進(jìn)行下去。
需要注意的是，在（1）化學(xué)方程式中，反應(yīng)式的右端是存在H+氫根離子的，在生物反應(yīng)池中，如果沒(méi)有及時(shí)中和生成的H+離子，就會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)右端的濃度無(wú)限增加，最終使硝化反應(yīng)不再進(jìn)行。研究表明進(jìn)水中的H+離子較多的時(shí)候，也就是進(jìn)水的PH低于6.8時(shí)，硝化反應(yīng)速率開(kāi)始明顯下降，如果接近6.0，反應(yīng)下降幅度達(dá)到90%。因此在硝化反應(yīng)中，還有一個(gè)對(duì)堿度的需要，也就是中和生成的H+離子的反應(yīng)。
在這個(gè)方程式中，我們可以看到完成整個(gè)氨氧化的過(guò)程，需要的堿度（以CaCO3計(jì)算）和氮的比值為：
這也就是在一些偏酸性的工業(yè)廢水，或者混雜有偏酸性的工業(yè)廢水的生活污水中，需要投加一部分的堿來(lái)中和H+離子，來(lái)促進(jìn)硝化反應(yīng)進(jìn)行下去的原因和計(jì)算方法。
上述的（1）和（2）兩個(gè)化學(xué)式近似的反映了生物硝化反應(yīng)中氮的轉(zhuǎn)化過(guò)程，但是對(duì)于生物體本身來(lái)說(shuō)，污水中的氮元素也是作為生物體營(yíng)養(yǎng)元素的重要組成部分。
從微生物的構(gòu)成元素表，可以看到，氮在生物體的組成部分中，還占據(jù)了很大一部分比
例，所以在污水處理過(guò)程中存在的大量的微生物是需要大量的氮元素來(lái)完成自身的生物體繁殖和生長(zhǎng)所需的，因此我們?cè)谙趸磻?yīng)中，還要考慮生物體本身所需要的氮元素，也就是我們通常所說(shuō)的同化作用：構(gòu)成污水廠內(nèi)活性污泥的微生物在自身生長(zhǎng)過(guò)程中從污水中所攝取的氮元素。
在這個(gè)反應(yīng)中，對(duì)氨氮，氧，堿度的消耗都存在一部分，因此在一個(gè)完整的硝化反應(yīng)中，所需的氧氣，消耗的堿度，會(huì)比我們通過(guò)（1）和（2）推導(dǎo)出來(lái)的數(shù)值略有不同，但是在實(shí)際的工程使用中，污水廠的檢測(cè)手段往往檢測(cè)不到這么細(xì)微的變化，因此我們一般不予考慮這部分的差異。但是我們需要了解在微生物的構(gòu)成中，氮是占到了除去碳、氧、氫之外的第四位的元素。因此在實(shí)際運(yùn)行中，如果出現(xiàn)進(jìn)水水質(zhì)受到雨污合流，以及礦井水，地下水的稀釋作用后，氮元素不足，在運(yùn)行中是需要補(bǔ)充氮源的，否則很難保證活性污泥的正常運(yùn)行。
除了從化學(xué)反應(yīng)的角度來(lái)看污水廠的硝化過(guò)程以外，我們還要從微生物的生長(zhǎng)來(lái)考察污水廠的硝化反應(yīng)。在相關(guān)的文獻(xiàn)中介紹，硝化系統(tǒng)在生存的環(huán)境溫度在28℃以下時(shí)，反應(yīng)的速率是受到限制的，因此為了突破溫度對(duì)反應(yīng)速率的限制，一般會(huì)控制硝化反應(yīng)的過(guò)程中是氧氣是飽和的狀態(tài)。這也就是在污水廠中的生化系統(tǒng)盡量要保持溶解氧充足來(lái)控制出水的氨氮達(dá)標(biāo)。但是由于硝化菌的反應(yīng)速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于消耗污水中的有機(jī)物的異養(yǎng)菌的反應(yīng)速率，因此在污水廠中，我們?yōu)榱吮ＷC硝化反應(yīng)的進(jìn)行，就需要控制兩個(gè)因素，一個(gè)是曝氣池內(nèi)的充足的溶解氧，一個(gè)是要有足夠的污泥齡，讓硝化菌有時(shí)間來(lái)進(jìn)行硝化反應(yīng)。
由于硝化菌的反應(yīng)溫度的需求，生化池內(nèi)的水溫在10℃時(shí)，需要控制污泥齡要到10~20天，在20℃時(shí)，污泥齡要到4~7天。所以根據(jù)這個(gè)理論，污水廠特別是北方的污水處理廠，在運(yùn)行中，冬夏的污泥齡控制要有所區(qū)別，為了保證生物脫氮的穩(wěn)定進(jìn)行，需要在不同的季節(jié)，不同的生物池水溫情況下，采用不同的剩余污泥排放量，當(dāng)然也要結(jié)合實(shí)際的進(jìn)水水量的變化，控制不同的污泥齡，來(lái)從生物反應(yīng)的角度來(lái)滿足硝化反應(yīng)的進(jìn)行，也就是控制出水水質(zhì)的氨氮達(dá)標(biāo)。高溫下，也就是高于28℃時(shí)，硝化菌的反應(yīng)受到氧氣的制約減少，反應(yīng)速率會(huì)大大提高，這個(gè)時(shí)候要注意硝酸根的累計(jì)造成反應(yīng)的向右進(jìn)行受阻，但是生活污水廠一般不會(huì)出現(xiàn)這么高的水溫，不需要進(jìn)行考慮，但是在工業(yè)廢水中要加以注意。
在污水廠的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，污水廠內(nèi)的硝化反應(yīng)除了上述所說(shuō)的PH值，溶解氧，污泥齡的影響之外，還有一些其他的因素也會(huì)制約硝化反應(yīng)。主要有以下的幾方面：
1、毒性。硝化菌對(duì)污水中的各種具有生物毒性的物質(zhì)都很敏感，而且遠(yuǎn)遠(yuǎn)比異養(yǎng)菌更敏感，所以有時(shí)候污水廠也可以通過(guò)穩(wěn)定運(yùn)行工況下，硝化作用變差，氨氮波動(dòng)來(lái)判斷進(jìn)水中的低濃度毒物的影響，有毒性的物質(zhì)包括有機(jī)溶劑，酚類，醇類，醚類，氰酸鹽，苯等等。
2、重金屬。重金屬的鎳，鉻，銅等在0.25mg/L左右的濃度就會(huì)對(duì)硝化作用完全抑制。
10月11日到10月15日，內(nèi)蒙古自治區(qū)檢查組對(duì)包頭市危險(xiǎn)廢物規(guī)范化管理暨固體廢物大排查工作進(jìn)行了督察考核。檢查組一行對(duì)昆區(qū)、九原區(qū)、稀土高新區(qū)、青山區(qū)、東河區(qū)、石拐區(qū)和固陽(yáng)縣的危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生單位和經(jīng)營(yíng)單位進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)檢查。
此次檢查共抽查了19家企業(yè)，包括全部危險(xiǎn)廢物經(jīng)營(yíng)單位，2018年新增的產(chǎn)廢單位，重點(diǎn)產(chǎn)廢單位和2017年考核不達(dá)標(biāo)和基本達(dá)標(biāo)的企業(yè)。
考核的結(jié)果為：包頭市危險(xiǎn)廢物經(jīng)營(yíng)單位合格率為90％，危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生單位考核合格率為100％，包頭市危險(xiǎn)廢物規(guī)范化管理督查考核工作評(píng)級(jí)為A級(jí)。
