上一期對污水廠(chǎng)脫氮的進(jìn)水基礎的細節管理進(jìn)行了探討，這一周將從脫氮機理的方面進(jìn)行污水廠(chǎng)的脫氮運行管理的細節討論。

對于污水處理的全部過(guò)程，污水處理的科學(xué)家們通過(guò)近百年的不斷地學(xué)習和認知，科學(xué)家將污水處理的活性污泥中的微生物的脫氮工藝的基本機理是依據污水中的氮元素從復雜有機物逐步轉化為氮單質(zhì)（氮氣）的化學(xué)過(guò)程得出的，根據這個(gè)過(guò)程多個(gè)化學(xué)反應，把污水廠(chǎng)內氮元素的轉化過(guò)程分解成幾個(gè)部分，這幾個(gè)部分基本是沿著(zhù)污水中的存在的氮的復雜有機物轉化過(guò)程依次進(jìn)行的。

第一個(gè)部分是氨化過(guò)程，主要是對進(jìn)入到污水廠(chǎng)的污水中的有機氮轉化為氨氮的過(guò)程，污水中的有機氮是指以有機化合物形式存在的氮，如蛋白質(zhì)、氨基酸、肽、尿素、有機胺、硝基化合物、重氮化合物等。城市生活污水中存在的有機氮主要是蛋白質(zhì)及其分解產(chǎn)物一多肽和氨基酸。這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為氨化過(guò)程，氨化過(guò)程對氧氣參與沒(méi)有特別的要求，在厭氧好氧的環(huán)境下都可以通過(guò)微生物來(lái)完成的，因此這個(gè)過(guò)程可以發(fā)生在污水廠(chǎng)外的污水輸送管道內，在污水管道內的流動(dòng)過(guò)程中，厭氧微生物會(huì )對有機氮化合物起到一定的氨化分解過(guò)程，也可以發(fā)生在進(jìn)入到污水廠(chǎng)內進(jìn)行，因此剩余的部分有機氮化合物會(huì )在污水廠(chǎng)內進(jìn)一步進(jìn)行氨化，最終形成氨氮形式的氮化合物。在污水廠(chǎng)中有一項凱式氮的檢測指標，主要對進(jìn)水中的有機氮和氨氮之和進(jìn)行的檢測，通過(guò)檢測凱式氮指標，可以判定進(jìn)水的C：N比例是否滿(mǎn)足微生物生長(cháng)所需的100：5的基本條件。一般的生活污水都會(huì )滿(mǎn)足，工業(yè)廢水中的成分復雜，需要針對這個(gè)數值進(jìn)行檢驗，校核是否滿(mǎn)足。

這個(gè)氨化過(guò)程，簡(jiǎn)單用化學(xué)表達式就是：有機氮→氨氮，過(guò)程中主要是各類(lèi)微生物參與其中，由于生活污水中的有機氮所占的比例相對較小，因此在污水廠(chǎng)中沒(méi)有針對有機氮的去除設置特定的工藝構筑物，主要依賴(lài)污水管道內的輸送和A2O工藝的厭氧區，好氧區進(jìn)行有機氮的氨化作用。由于含量較低，污水廠(chǎng)的運管人員也不將其作為重點(diǎn)的管控對象進(jìn)行管理。需要注意的是，如果進(jìn)水的凱式氮較高，氨氮較低的時(shí)候，說(shuō)明有機氮含量高，就需要在工藝環(huán)節中考慮有機氮的氨化過(guò)程的控制?？紤]到厭氧區停留時(shí)間較短且調控的參數較少，這個(gè)氨化過(guò)程主要考慮好氧區增加一部分曝氣量滿(mǎn)足氨化過(guò)程的氧氣所需，這樣好氧區的曝氣量會(huì )有三個(gè)用途，降解有機物BOD，有機氮的氨化作用，氨氮的硝化作用，因此在有機氮較高的污水廠(chǎng)要注意曝氣量的充足保障。

通過(guò)氨化作用后，污水中的有機氮轉化為氨氮，和污水中原有的氨氮一起形成占絕對比例的氮族化合物－氨氮，研究發(fā)現氨氮向氮單質(zhì)的轉化有很多途徑，在自然條件下比較常見(jiàn)的是硝化過(guò)程，也有短程硝化過(guò)程，由于其控制條件苛刻，在自然條件下難以重復再現，一般污水廠(chǎng)不把這個(gè)過(guò)程作為主要的工藝管控對象，我們要注意由于污水廠(chǎng)內的微生物種類(lèi)及其復雜多樣性，有充分的理由認為在實(shí)際中各種氮的轉化途徑都會(huì )有在生物池內發(fā)生，但是作為工藝條件苛刻的反應，污水廠(chǎng)的工藝控制是無(wú)法長(cháng)期穩定保持的，因此在實(shí)際運行中，也不把這種難以穩定控制的反應作為主要的控制目標，對于污水廠(chǎng)的運行人員來(lái)說(shuō)，需要對本廠(chǎng)內的工藝環(huán)境條件有充分的認知，不可盲目迷信各種脫離本廠(chǎng)現實(shí)條件宣傳文案，把精力和財力投入到無(wú)法穩定實(shí)現和保持的項目中去，最終導致工藝的不穩定性更大，日常管理要基于本廠(chǎng)的實(shí)際條件，不可試圖人為的創(chuàng )造和改變，這種人為的因素最終都不可長(cháng)久延續，只能帶來(lái)更復雜的環(huán)境改變，導致出水水質(zhì)的異常。下面我們主要討論污水廠(chǎng)內常見(jiàn)的硝化過(guò)程。

硝化過(guò)程是將氨氮在氧氣參與的條件下通過(guò)硝化細菌（好氧自養型微生物）轉化為亞硝酸鹽和硝酸鹽的氮族化合物的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程在污水廠(chǎng)中稱(chēng)為硝化過(guò)程。從硝化過(guò)程的定義可以看到這個(gè)過(guò)程中關(guān)鍵的幾個(gè)內容：一是需要氧氣的參與，因此這個(gè)過(guò)程是需要在一個(gè)氧氣充足的環(huán)境中進(jìn)行的。污水之所以稱(chēng)為污水，是因為其中的有機污染物大量消耗水中溶解的氧氣，導致水體中沒(méi)有足夠的氧氣來(lái)維持復雜的生態(tài)系統的氧氣所需，因此污水中的氧氣是嚴重不足的，也就是說(shuō)僅依靠污水自身是無(wú)法完成硝化反應的，所以需要采取額外的人工方式的曝氣，強制性的給污水中提供氧氣，以滿(mǎn)足好氧自養型的硝化菌硝化過(guò)程的氧氣所需。

從上面的分析可以了解到，硝化反應需要人工強制性的供給氧氣，這樣在污水廠(chǎng)中就只有一個(gè)合適的區域可以進(jìn)行，那就是在生物池的好氧區域來(lái)完成這個(gè)硝化反應過(guò)程了。在前文提到生物池的好氧區域主要降解有機污染物BOD，加上氨氮的硝化，這樣好氧區域就具備了兩個(gè)功能，降解BOD和氨氮硝化，對好氧區域的管控就需要從這兩個(gè)方面進(jìn)行。在實(shí)際的運行中，污水廠(chǎng)的管理人員通過(guò)安放在曝氣池出口位置的溶解氧儀來(lái)確定微生物對溶解氧的需求量是否充足，降解BOD/COD的好氧自養型細菌的能力較強，抵抗異常進(jìn)水的毒性干擾也很強，因此一般通過(guò)末端的溶解氧高低，基本可以判斷有機物的去除情況，但是硝化過(guò)程中的硝化菌能力較弱，進(jìn)水毒性物質(zhì)干擾作用明顯，簡(jiǎn)單的通過(guò)溶解氧還不足以顯示出氨氮的去除效果。隨著(zhù)污水處理檢測探頭技術(shù)的發(fā)展，在線(xiàn)的氨氮檢測探頭也進(jìn)入到污水處理廠(chǎng)中，這樣就可以通過(guò)氨氮檢測探頭檢測好氧區域中段或者末端氨氮的變化，將生物池的好氧區域的功能完全進(jìn)行監控起來(lái)，實(shí)現污水廠(chǎng)的生物處理的過(guò)程控制。

延伸閱讀：

污水廠(chǎng)的處理流程中的工藝細節管理（一）

污水廠(chǎng)的處理流程中的工藝細節管理（二）

污水廠(chǎng)的處理流程中的工藝細節管理（三）

污水廠(chǎng)的處理流程中的工藝細節管理（四）

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