新鄉(xiāng)市綠豐環(huán)保工程有限公司致力于食品行業(yè)污水處理，有12年的食品污水處理經(jīng)驗(yàn)，并擁47有項(xiàng)自主研發(fā)專利，2000㎡高難度工業(yè)廢水研究中心，有豐富的食品行業(yè)污水處理經(jīng)驗(yàn)。
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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)
簡單說，就是在有氧氣（好氧）的環(huán)境下，靠兩種自養(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)菌長得太快，硝化菌就搶不到營養(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，菌沒來得及反應(yīng)就流走了；太長也沒用，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得特別慢（最大比生長速率才 0.3～0.5 天?1），SRT 必須比它的 “最小世代時(shí)間” 長，才能留住足夠的硝化菌；但 SRT 太長也不行，會(huì)讓菌缺營養(yǎng)死亡。
（小解釋：比生長速率 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)常見問題及解答（實(shí)操必看）
問題 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)人覺得控制在 6～8 比較合適。
問題 2：鹽度 2% 會(huì)抑制硝化菌，這里說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，超過的話菌種活性會(huì)受很大影響。
問題 3：你說的這些菌，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強(qiáng)化效果。
問題 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，大概是十萬分之一的量，建議前期投 3 次，效果會(huì)更穩(wěn)。
問題 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)荷沒法一概而論，得看池子里菌的量。
問題 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。
問題 11：特定菌種投進(jìn)去后，要是進(jìn)水沒沖擊，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，外來菌種會(huì)和本土菌競爭，競爭不過就會(huì)減少。
問題 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，目前給不出準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。
問題 13：很多文獻(xiàn)說硝化菌對(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。
問題 15：測過表面活性劑對(duì)硝化菌的影響嗎？硝化菌的抑制劑還有哪些？
答：表面活性劑沒測過；抑制劑有很多種，大家可以自己查一下具體類別。
問題 16：除了乙炔，還有哪些常見物質(zhì)會(huì)對(duì)硝化菌、亞硝化菌有毒性？
答：常見的比如對(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。
問題 18：硝化菌和反硝化菌的世代周期有多長？
答：硝化菌是化能自養(yǎng)菌，長得慢，世代周期長，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得快，市面上常見的反硝化菌，繁殖一代只要幾十分鐘。
問題 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。
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