废水处理系统中的生物硝化过程

定义

通过生物硝化去除氮气和反硝化作用是一个两步的过程。在第一步(硝化)中，氨在好氧条件下转化为硝酸盐(NO_3.⁻）。在第二步（反硝化）中，硝酸盐被转换为n₂O或氮气(N₂）在缺氧条件下。两步生物过程其中氨(NH₄‐N)被氧化为亚硝酸盐(NO₂）和亚硝酸盐被氧化成硝酸盐（没有_3.-N）。

硝化作用的目的

1. 氨对受纳水体DO浓度和鱼类毒性的影响
2. 需要提供氮去除以控制富营养化
3. 需要为包括地下水补给在内的水再利用提供氮控制
4. 饮用水中硝酸盐氮的最大MCL为硝酸盐45mg /L或氮10mg /L
5. 基于450 L / Cabita的流量的25-45 mg / L的城市废水中有机和氨氮总浓度为氮气（120 Gal / Cabita.d）
6. 在供水有限的情况下，生活污水中的总氮量超过200mg /L

硝化过程

污水处理中的硝化过程包括悬浮生长和附着生长两种生物过程

悬浮生长过程

通过曝气池、澄清池、曝气池等组成的单一污泥工艺，可以实现硝化和BOD去除污泥回收系统

当废水中含有有毒和抑制性物质时，可考虑采用双污泥悬浮生长系统，由两个曝气池和两个澄清池串联而成。第一曝气池/澄清池在短SRT条件下进行BOD和有毒物质的去除，第二曝气池/澄清池在长SRT条件下进行硝化;硝化细菌比异养细菌生长得慢得多。

附加增长过程

• 对于硝化，在建立硝化生物之前必须除去大部分BOD
• 异养细菌在硝化细菌上较高的固定膜系统的生物量产量和固定表面区域;
• 脱BOD后的硝化在附着生长反应器中完成，或在专为硝化而设计的分离附着生长系统中完成。
• 附加生长过程的硝化率高于悬浮生长过程。附着 - 生长过程通常在流出物中携带更悬浮的固体而不是悬浮生长过程。

硝化的微生物学

• 好氧自养细菌在活性污泥和生物膜过程中负责硝化作用;
• 两步硝化过程涉及两组细菌;第一阶段，氨被一组(亚硝化单胞菌)氧化为亚硝酸盐;第二阶段，亚硝酸盐被另一组自养细菌(硝化细菌)氧化为硝酸盐
• 其他将氨氧化为亚硝酸盐的自养细菌(以亚硝基为前缀):亚硝基球菌、亚硝基螺旋体、亚硝基梭菌和亚硝基梭菌
• 其他自养细菌用于氧化亚硝酸盐（硝基 - 硝基 - ）：氮球菌，Nitrospira，Nitrospina和Nitroeystis

硝化过程的影响因素

环境因素：pH

• 废水处理中的硝化过程对pH敏感，在pH值低于6.8时，硝化速率显著下降;最佳硝化速率出现在pH值7.5‐8.0范围内;pH值通常为7.0至7.2;
• 低碱性水域需要加入碱度以保持可接受的pH值;
• 碱度的加入量取决于初始碱度浓度和nhh的加入量₄‐N被氧化;
• 以石灰、纯碱、碳酸氢钠或氢氧化镁的形式加入的碱度。

环境因素:毒性

• 硝化菌是有机有毒化合物在低浓度存在的良好指示物;
• 有毒化合物包括：溶剂有机化学品，胺，蛋白质，单宁，酚类化合物，醇，氰酸酯，醚，氨基甲酸酯和苯

环境因素：金属

• 0.25 mg/L镍、0.25 mg/L铬和0.10 mg/L铜对氨氧化完全抑制
• 环境因素:未电离氨
• 未离子氨也抑制硝化（NH_3.)或游离氨和未电离的亚硝酸(HNO₂)；
• 抑制作用取决于总氮物质浓度，温度和pH。