污水廠的處理流程中的工藝細節管理（二十四）-生化池的運行細節 來源：微信公眾號“治污者說”作者：郝曉光

上周工藝細節管理對生物池的硝化反應進行了全面的細節討論，這周開始對脫氮的第二步反硝化反應的工藝細節管理進行探討，歡迎大家持續關注并參與討論。

在傳統的生物脫氮理論中，氮的去除需要經過氨氮在有氧條件下被硝化菌硝化為亞硝酸根和硝酸根，而后在缺氧環境中被反硝化菌利用有機物轉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，現階段大部分污水廠的生物脫氮工藝遵照這個傳統理論進行設計建造，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生物脫氮理論進行工藝運行的管理。現階段也有新興的脫氮理論在不斷發展，但是應用面比較窄，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會重點進行探討。

基于這種傳統理論的生物脫氮，前面的多篇文章討論了氨氮硝化反應過程的工藝管理的細節內容，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生的硝酸根這一類的氮族化合物，導致總氮不能達到排放標準，需要繼續進行廠內的反硝化過程的工藝管理，才能實現總氮指標的達標排放。

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

6H++6NO3-+5CH3OH→3N2↑+13H2O+5CO2↑

從反應方程式我們可以看到要完成硝態氮向氮氣的轉化，需要考慮幾個因素的工程化的應用考慮，一個是充足的硝酸根，一個是足夠的小分子碳源，還有就是缺氧環境，那么根據反應機理方程式在污水廠是如何實現的呢，來看看污水廠內的反硝化過程的工藝設置：

對于生物池內的反硝化過程，在污水廠的生物池內進行了專有區域的劃分，在生物池的污水流向上的缺氧區設置在好氧區前端，缺氧區內為了保證反硝化的缺氧環境不設置充氧曝氣裝置，但是安裝有攪拌推進器，以保障活性污泥不發生沉降，在攪拌器的作用下活性污泥保持懸浮狀態，更好的和水中的硝態氮接觸反應。由于氨氮的硝化反應是在好氧區的中后段進行的，缺氧區設置在好氧區前端，反硝化反應可以充分的利用進水中的易降解的碳源，減少因放置好氧區后端被好氧區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，硝態氮沒有占主要成分，而好氧區才完成了氨氮的硝化作用，生成了大量的硝酸鹽氮，污水廠利用內回流泵對這個矛盾實現了解決，設置在好氧段末端的內回流泵將進水中的氨氮經過好氧區域硝化反應生成硝酸鹽氮大量的回流到缺氧區內，使缺氧區內的硝酸鹽氮的含量增加，為反硝化反應提供了反應基礎，實現了缺氧區的反硝化功能的發揮。

這就是污水廠內的生物池對反硝化反應的設置，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的碳源需求，利用了內回流泵補充了倒置后的反硝化區內的硝態氮不足造成反應難以向右進行的問題。可以說污水廠的工藝設計充分挖掘了污水中的有效碳源，在工藝運行中要對廠內的工藝設置情況進行深入的工藝機理的理解，在后續的工藝管理中，才能充分挖掘工藝細節達到反硝化微生物的反應的工藝環境要求，實現污水處理的總氮指標的穩定達標。

從工藝原理和污水廠的工藝設置上了解了生物池內的反硝化過程后，在實際運行中要注意工藝細節來保證污水廠的反硝化脫氮的工藝穩定運行，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管理需要從反硝化的反應機理，工程設置上進行工藝細節的挖掘，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進行討論。

1、反硝化的缺氧環境

生物池內的反硝化反應是一個缺氧反應，有氧原子的參與，但不是氧氣參與，在方程式中可以看到，反應中的氧來自于硝酸鹽氮中的氧原子，參與反硝化反應的反硝化菌屬異養型兼性菌，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，O2-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定。因此在反硝化區對溶解氧，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的影響，而對反硝化區溶解氧的控制主要在工程上有不設置曝氣裝置，使用推流攪拌器來保持活性污泥的懸浮態。

在工藝運行中，污水在城市地下管網的流動中，產生了一些跌水曝氣，進入到污水廠以后在預處理段，在一些設置的高程差商也會產生跌水曝氣，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境的低溶氧保持造成一定的影響，在運行中，可以檢測預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，活性污泥系統廠內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。

歡迎持續關注污水廠工藝流程中的工藝細節管理后續文章。