1、酸堿度(ph值)
大量研究表明,氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌的適宜的ph分別為7.0~8.5和6.0~7.5,當(dāng)ph值低于6.0或高于9.6時(shí),硝化反應(yīng)停止。硝化細(xì)菌經(jīng)過(guò)一段時(shí)間馴化后,可在低ph值(5.5)的條件下進(jìn)行,但ph值突然降低,則會(huì)使硝化反應(yīng)速度驟降,待ph值升高恢復(fù)后,硝化反應(yīng)也會(huì)隨之恢復(fù)。
反硝化細(xì)菌最適宜的ph值為7.0~8.5,在這個(gè)ph值下反硝化速率較高,當(dāng)ph值低于6.0或高于8.5時(shí),反硝化速率將明顯降低。此外ph值還影響反硝化最終產(chǎn)物,ph值超過(guò)7.3時(shí)終產(chǎn)物為氮?dú)?,低?span style="font-family: helvetica, sans-serif;">7.3時(shí)終產(chǎn)物是n2o。硝化過(guò)程消耗廢水中的堿度會(huì)使廢水的ph值下降(每硝化1g氨氮將消耗7.14g堿度,以caco3計(jì))。相反,反硝化過(guò)程則會(huì)產(chǎn)生一定量的堿度使ph值上升(每反硝化1g硝酸鹽將產(chǎn)生3.57g堿度,以caco3計(jì))但是由于硝化反應(yīng)和反硝化過(guò)程是序列進(jìn)行的,也就是說(shuō)反硝化階段產(chǎn)生的堿度并不能彌補(bǔ)硝化階段所消耗的堿度。因此,為使脫氮系統(tǒng)處于最佳狀態(tài),應(yīng)及時(shí)調(diào)整ph值。
2、溫度(t)
硝化反應(yīng)適宜的溫度范圍為5~35℃,在5~35℃范圍內(nèi),反應(yīng)速度隨溫度升高而加快,當(dāng)溫度小于5℃時(shí),硝化菌代謝能力嚴(yán)重下降,幾乎停止活動(dòng);在同時(shí)去除cod和硝化反應(yīng)體系中,溫度小于15℃時(shí),硝化反應(yīng)速度會(huì)迅速降低,對(duì)硝酸菌的抑制會(huì)更加強(qiáng)烈。
反硝化反應(yīng)適宜的溫度是15~30℃,當(dāng)溫度低于10℃時(shí),反硝化作用快速下降,當(dāng)溫度高于30℃時(shí),反硝化速率也開始下降。
有研究表明,溫度對(duì)反硝化速率的影響取與反應(yīng)設(shè)備的類型、負(fù)荷率的高低都有直接的關(guān)系,不同碳源條件下,不同溫度對(duì)反硝化速率的影響也不同。
3、溶解氧(do)
在好氧條件下硝化反應(yīng)才能進(jìn)行,溶解氧濃度不但影響硝化反應(yīng)速率,而且影響其代謝產(chǎn)物。為滿足正常的硝化反應(yīng),在活性污泥中,溶解氧的濃度至少要有2mg/l,一般應(yīng)在2~3mg/l,生物膜法則應(yīng)大于3mg/l。當(dāng)溶解氧的濃度低于0.5~0.7mg/l時(shí),硝化反應(yīng)過(guò)程將受到限制。
傳統(tǒng)的反硝化過(guò)程需在較為嚴(yán)格的缺氧條件下進(jìn)行,因?yàn)檠鯐?huì)同競(jìng)爭(zhēng)電子供體,且會(huì)抑制微生物對(duì)硝酸鹽還原酶的合成及其活性。但是,在一般情況下,活性污泥生物絮凝體內(nèi)存在缺氧區(qū),曝氣池內(nèi)即使存在一定的溶解氧,反硝化作用也能進(jìn)行。研究表明,要獲得較好的反硝化效果,對(duì)于活性污泥系統(tǒng),反硝化過(guò)程中混合液的溶解氧濃度應(yīng)控制在0.5mg/l以下;對(duì)于生物膜系統(tǒng),溶解氧需保持在1.5mg/l以下。
4、碳氮比(c/n)
在脫氮過(guò)程中,c/n將影響活性污泥中硝化菌所占的比例。因?yàn)橄趸鸀樽责B(yǎng)型微生物,代謝過(guò)程不需要有機(jī)質(zhì),所以污水中的bod5/tkn越小,即bod5的濃度越低硝化菌所占的比例越大,硝化反應(yīng)越容易進(jìn)行。硝化反應(yīng)的一般要求是bod5/tkn>5,cod/tkn>8,下表是gradyc.p.l.jr推薦的不同的c/n對(duì)脫氮的效果的影響:
氨氮是硝化作用的主要基質(zhì),應(yīng)保持一定的濃度,但氨氮濃度超過(guò)100~200mg/l時(shí),會(huì)對(duì)硝化反應(yīng)起抑制作用,其抑制程度隨著氨氮濃度的增加而增加。
反硝化過(guò)程需要有足夠的有機(jī)碳源,但是碳源種類不同亦會(huì)影響反硝化速率。反硝化碳源可以分為三類:第一類是易于生物降解的溶解性的有機(jī)物;第二類是可慢速降解的有機(jī)物;第三類是細(xì)胞物質(zhì),細(xì)菌利用細(xì)胞成分進(jìn)行內(nèi)源硝化。在三類物質(zhì)中,第一類有機(jī)物作為碳源的反應(yīng)速率最快,第三類最慢。
有研究認(rèn)為,廢水中bod5/tkn≥4~6時(shí),可以認(rèn)為碳源充足,不必外加碳源。
5、污泥齡(srt)
污泥齡(生物固體的停留時(shí)間)是廢水硝化管理的控制目標(biāo)。為了使硝化菌菌群能在連續(xù)流的系統(tǒng)中生存下來(lái),系統(tǒng)的srt必須大于自養(yǎng)型硝化菌的比生長(zhǎng)速率,泥齡過(guò)短會(huì)導(dǎo)致硝化細(xì)菌的流失或硝化速率的降低。在實(shí)際的脫氮工程中,一般選用的污泥齡應(yīng)大于實(shí)際的srt。有研究表明,對(duì)于活性污泥法脫氮,污泥齡一般不低于15d。污泥齡較長(zhǎng)可以增加微生物的硝化能力,減輕有毒物質(zhì)的抑制作用,但也會(huì)降低污泥活性。
6、內(nèi)回流比(r)
內(nèi)回流的作用是向反硝化反應(yīng)器內(nèi)提供硝態(tài)氮,使其作為反硝化作用的電子受體,從而達(dá)到脫氮的目的,循環(huán)比不但影響脫氮的效果,而且影響整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力消耗,是一項(xiàng)重要的參數(shù)。循環(huán)比的取值與要求達(dá)到的效果以及反應(yīng)器類型有關(guān)。有數(shù)據(jù)表明,循環(huán)比在50%以下,脫氮率很低;脫氮率在200%以下,脫氮率隨循環(huán)比升高而顯著上升;內(nèi)回流比高于200%以后,脫氮效率提高較緩慢。一般情況下,對(duì)低氨氮濃度的廢水,回流比在200%~300%最為經(jīng)濟(jì)。
7、氧化還原電位(orp)
在理論上,缺氧段和厭氧段的do均為零,因此很難用do描述。據(jù)研究,厭氧段orp值一般在-160~-200mv之間,好氧段orp值一般在+180mv坐右,缺氧段的orp值在-50~-110mv之間,因此可以用orp作為脫氮運(yùn)行的控制參數(shù)。
8、抑制性物質(zhì)
某些有機(jī)物和一些重金屬、氰化物、硫及衍生物、游離氨等有害物質(zhì)在達(dá)到一定濃度時(shí)會(huì)抑制硝化反應(yīng)的正常進(jìn)行。游離氨的抑制允許濃度:亞硝酸(nitosomonas)為10~150mg/l,硝酸鹽(nitrobacter)為0.1~1mg/l。有機(jī)物抑制硝化反應(yīng)的主要原因:一是有機(jī)物濃度過(guò)高時(shí),硝化過(guò)程中的異養(yǎng)微生物濃度會(huì)大大超過(guò)硝化菌的濃度,從而使硝化菌不能獲得足夠的氧而影響硝化速率;二是某些有機(jī)物對(duì)硝化菌具有直接的毒害或抑制作用。
9、生物脫氮過(guò)程中氮素的轉(zhuǎn)化條件
生物脫氮過(guò)程包括氨氧化、亞硝化、硝化及反硝化,有機(jī)物降解碳化過(guò)程亦伴隨著這些過(guò)程同時(shí)完成。綜合考慮各項(xiàng)因素(如菌種及其增值速度、溶解氧、ph值、溫度、負(fù)荷等)可有效減化和改善生物脫氮的總體過(guò)程。
10、其他因素影響
生物脫氮系統(tǒng)涉及厭氧和缺氧過(guò)程,不需要供氧,但必須使污泥處于懸浮狀態(tài),攪拌是必需的,攪拌所需的功率對(duì)豎向攪拌器一般為12~16w/m3,對(duì)水平攪拌器一般為8w/m3。