廢水未經(jīng)處理或未經(jīng)處理排入水體后，會導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，水體中藍(lán)藻等浮游生物大量繁殖，水質(zhì)惡化，水生態(tài)環(huán)境失衡。氨氧化細(xì)菌在氨氮進(jìn)入水中時(shí)，可以利用水中的溶解氧將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮，如硝酸鹽和亞硝酸鹽，亞硝酸鹽對人體有致癌作用。

傳統(tǒng)的生物脫氮技術(shù)主要包括好氧硝化和厭氧反硝化兩個(gè)過程。硝化過程中，硝化菌在好氧條件下通過氨化細(xì)菌將氨氮氧化為亞硝酸鹽氮，然后硝化菌將亞硝酸鹽氮氧化為硝酸鹽氮。氨化細(xì)菌和亞硝化細(xì)菌屬于自養(yǎng)細(xì)菌。反硝化作用是反硝化菌在缺氧條件下，通過還原反應(yīng)將水中的硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾倪^程。大多數(shù)反硝化細(xì)菌屬于兼性厭氧細(xì)菌，即在沒有分子氧的情況下，利用有機(jī)物作為碳源和電子供體，選擇硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮作為電子受體，實(shí)現(xiàn)硝態(tài)氮的最終還原。

近年來，各國學(xué)者對生物脫氮技術(shù)的研究不斷深入，發(fā)現(xiàn)不僅自養(yǎng)菌，異養(yǎng)菌也能參與硝化作用。在有氧條件下，一些微生物也能進(jìn)行反硝化作用；特別是，發(fā)現(xiàn)在缺氧條件下，氨、亞硝酸鹽和硝酸鹽同時(shí)轉(zhuǎn)化為氮。

微生物的代謝、生長和繁殖受環(huán)境因素的影響。溫度、溶解氧、pH、有毒物質(zhì)、負(fù)荷、游離氨對氨化細(xì)菌、硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌都有一定的影響。

一、影響因素

1.1溫度

它對溫度硝化和反硝化有重要影響。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，當(dāng)環(huán)境溫度為25℃時(shí)，氨氧化速率是15℃的1.5倍，但亞硝酸鹽的積累速率從90%增加到95%。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)環(huán)境溫度為20~35℃時(shí)，氨氧化所需的活化能較低，而當(dāng)環(huán)境溫度為5~20℃時(shí)，所需的活化能較高。研究表明，當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，SBR短程硝化系統(tǒng)可以促進(jìn)短程硝化。當(dāng)環(huán)境溫度為30℃時(shí)，其穩(wěn)定性較好，氨氮和亞硝酸鹽氮的積累速率較高。

1.2溶解氧

研究表明，氨氧化細(xì)菌和亞硝化細(xì)菌的氧飽和常數(shù)分別為0.2~0.4mg/L和1.2~1.5mg/L，表明氨氧化細(xì)菌的耗氧速率和氧親和力高于亞硝化細(xì)菌。當(dāng)水中溶解氧較低時(shí)，亞硝化菌對溶解氧的競爭力低于氨氧化菌，因此溶解氧較低時(shí)亞硝化菌的活性受到抑制。當(dāng)溶解氧濃度低于1.5mg/L時(shí)，氨氧化細(xì)菌的氧化速率降低，亞硝酸鹽氮的積累速率降低。因此，為了充分降解氨氮，在處理高氨氮廢水時(shí)，需要為微生物提供充足的氧氣。Ruiz等學(xué)者制備高氨氮廢水，研究溶解氧對硝化作用的影響。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溶解氧濃度降低時(shí)，亞硝酸鹽氮積累緩慢。當(dāng)溶解氧濃度為0.7mg/L時(shí)，亞硝酸鹽氮累積率為65%，達(dá)到較大值。亞硝酸鹽氮積累的過程，即溶解氧減少的過程，對氨氮的去除沒有影響。但當(dāng)溶解氧降低到一定濃度時(shí)，氨氮的去除率降低，停止曝氣后出水可檢測到氨氮。

1.3有機(jī)碳源

作為異養(yǎng)兼性厭氧菌，在反硝化過程中需要為反硝化細(xì)菌提供充足的有機(jī)碳源，以保證反硝化過程。有機(jī)碳源通常包括廢水中含有的有機(jī)物，也包括作為有機(jī)碳源的甲醇、乙醇、葡萄糖等外加碳源。而且反硝化反應(yīng)中外源碳源和廢水中所含有機(jī)碳源的效率往往不同，分子量越小，反硝化適用性越好。同時(shí)，在添加外部有機(jī)碳源時(shí)，要考慮碳源的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，便于有機(jī)碳源的添加。而當(dāng)BOD/TN大于3時(shí)，往往說明碳源充足，無需額外添加。

1.4 pH值

pH對硝化過程的影響是明顯的，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:一是氨化細(xì)菌的生長環(huán)境要求有一個(gè)合適的pH值；其次，水中游離氨和游離亞硝酸的濃度受pH值的影響。當(dāng)游離氨和游離亞硝酸濃度過高達(dá)到一定值時(shí)，會抑制氨氧化細(xì)菌和亞硝化細(xì)菌的活性，從而影響硝化速率。當(dāng)游離氨濃度低于一定值時(shí)，硝化細(xì)菌的活性不受抑制，導(dǎo)致硝化出水硝酸鹽濃度升高。因此，pH是影響硝化過程的主要因素之一，但要找到一個(gè)合適的pH值并不容易。有學(xué)者在一定溫度(28±1℃)下研究了pH(7.8~8.7)對短程硝化的影響，從而成功開發(fā)出一種新型的短程硝化生物脫氮系統(tǒng)。發(fā)現(xiàn)當(dāng)溶液中游離氨的濃度在0.52 ~ 4.72mg/L之間時(shí)，硝化細(xì)菌的活性受到抑制。因此，當(dāng)系統(tǒng)中pH值和游離氨濃度較高時(shí)，硝化細(xì)菌的活性受到抑制，短程硝化反硝化生物脫氮技術(shù)可以很好地實(shí)現(xiàn)。

1.5有毒有害物質(zhì)

廢水中的有毒有害物質(zhì)會對廢水的生物脫氮產(chǎn)生一定的影響，包括抑制硝化作用的重金屬、高濃度氨氮、硝態(tài)氮絡(luò)合陽離子、一些大分子有機(jī)物和一些含N、S元素的物質(zhì)，如氰化物、苯胺等。這些有毒有害物質(zhì)一方面干擾細(xì)胞代謝，另一方面破壞細(xì)菌，尤其是亞硝酸鹽細(xì)菌的初始氧化能力。

1.6FA(游離氨)和FNA(游離亞硝酸)

研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氨氮和亞硝酸鹽氮濃度較高時(shí)，亞硝化細(xì)菌的活性受到抑制。然而，Van等人發(fā)現(xiàn)游離氨和游離亞硝酸也能抑制亞硝化細(xì)菌的活性。

當(dāng)游離亞硝酸濃度為0.4mg/L和0.02mg/L時(shí)，氨氧化細(xì)菌和亞硝化細(xì)菌分別受到抑制，因此游離亞硝酸更容易抑制亞硝化細(xì)菌。游離亞硝酸不僅能影響許多微生物的活性和生長速度，還能影響無水條件下微生物的種群結(jié)構(gòu)。當(dāng)游離氨濃度為0.1 mg/L和10 mg/L為150mg/L時(shí)，分別對亞硝化細(xì)菌和氨氧化細(xì)菌有抑制作用。當(dāng)游離氨濃度為6mg/L時(shí)，亞硝化菌的生長完全被抑制。當(dāng)游離氨濃度一定時(shí)，氨氧化細(xì)菌比亞硝化細(xì)菌生長得更好。游離氨對亞硝化菌的抑制是可逆的。當(dāng)這種效應(yīng)消失后，亞硝化菌可以逐漸恢復(fù)，而當(dāng)亞硝化菌長期生長在高游離氨環(huán)境中，能夠適應(yīng)這種環(huán)境，其活性可以慢慢恢復(fù)。

二。結(jié)束語

隨著生活水平的提高，人們越來越關(guān)注“生活污水處理”。廢水中的氮進(jìn)入水體，導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，破壞水體中的微生物群落和生態(tài)結(jié)構(gòu)。

環(huán)境因素對污水中氮的去除有重要影響。合適的溫度可以使脫碳過程穩(wěn)定，促進(jìn)氨氮和亞硝酸鹽氮的積累。充足的氧氣可以保證高氨氮廢水處理過程中氨氮的充分降解；生物脫氮過程中pH的變化影響游離氨和游離亞硝酸的濃度，進(jìn)而影響氨氧化細(xì)菌和亞硝化菌的活性。游離氨和游離亞硝酸對微生物的活性和生長速度有一定的影響，也能影響微生物的群落結(jié)構(gòu)。(來源:華夏碧水環(huán)保科技有限公司)

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