T型濾磚環境影響因素
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由于廢水生物處理均為開放的非純培養系統,如何控制硝化停止在HNO2階段是實現短程生物脫氮的關鍵。傳統硝化過程是由亞硝酸菌和硝酸菌協同完成的,由于這兩類細菌在開放的生態系統中形成較為緊密的互生關系,因此完全的亞硝酸化累積是不可能的。短程硝化標志是穩定且較高的HNO2積累即亞硝酸化率較高。由于NO2—很容易被硝酸菌氧化,因此尋求抑制硝酸菌的活性而對亞硝酸菌的活性影響很小、防止NO2—氧化為NO3—,成為研究實現短程硝化的目標。影響亞硝酸菌和硝酸菌活性的因素很多,主要有pH值、溶解氧濃度(DO)、游離性氨(FA)和溫度等。
1.pH值的影響
pH值對硝化有三個作用:
①激活和失活菌種的活性。pH值的變化影響水中H+、OH—的含量,酶的弱酸堿基團對H+和OH—離子的吸附,影響酶的活性,繼而影響菌種。
②通過影響營養物濃度如堿度。水中的堿度主要來自OH—、CO32-和HCO3—,各含量受pH值的影響。堿度可以緩沖硝化中產生H+,同時其中的HCO3—又是硝化的無機性碳源。
③pH值影響FA與游離性亞硝酸的濃度和重金屬的存在狀態,繼而影響兩類菌種的活性。一般認為亞硝酸累積佳pH值在7-8.5.
2.DO對硝化的影響
系統中的DO大小決定了短程硝化反硝化系統的啟動以及穩定性的維持,關于溶解氧對短程硝化反硝化系統的影響,目前已經有大量的研究,普遍認為將系統溶解氧控制在0.5-1mg/L時,系統中的亞硝酸菌活性占優,因而會有大量的亞硝酸鹽氮富集產生,可以成功地實現短程硝化.對于短程硝化反硝化系統來說,應將DO濃度控制在一個有效的范圍內,這樣既有利于氨氮的硝化反應,同時也有利于短程硝化的順利進行。
3.游離氨(FA)
氨氮濃度的高低直接影響氨氧化菌的氧化速率,隨著氨氮濃度的增加而增加,亞硝酸鹽氧化菌對氨氮的氧化速率則隨著氨氮濃度的增加而降低。所以通過控制FA實現短程硝化就是將FA控制在對亞硝酸鹽氧化菌產生抑制而對氨氧化菌不產生抑制或抑制較輕的濃度范圍內。游離氨影響亞硝態氮積累的機理稱之為NH3濃度機理:廢水中的氨氮主要以氨離子(NH4+)和游離氨(NH3)兩種形式存在,并在水中保持如下的平衡關系:
NH3+ H2O = NH4+ + OH—
NH4+ NO2— NO3—
HNO2 =NO2— +H+
由公式可以看出,FA濃度會影響NH4+的濃度,而進水氨氮濃度的高低又直接影響短程硝化反硝化的進程和硝化結束后系統內亞硝酸鹽的積累。
4. 溫度的影響
溫度對微生物影響很大。硝化反應在4-45℃內均可進行,適宜的溫度為20-35℃,一般低于15℃硝化速率降低,并且低溫不僅影響硝化產物的種類而且降低硝化兩類菌的活性。研究證明:在10-20℃內硝酸菌活性高于亞硝酸菌,硝化產物以NO3—為主;20-25℃內亞硝酸菌活性逐漸升高而硝酸菌活性緩慢降低,25℃時距硝酸菌活性達到大。實驗證明NO2—累積的佳溫度為25℃;Ford研究認為是30-36℃,這在SHARON工藝得到印證。
5.其它因素
缺/好氧交替的亞硝化反應的滯后期、污泥齡(SRT)、游離性羥氨等都影響亞硝酸累積。短程硝化影響因素的研究是一個系統工程,每一個影響因素都不是孤立地影響短程硝化,而是與其它因素聯合作用。因此任何一個控制因子的確定除明確它本身對硝化兩類細菌的影響外,還要考慮其它因素是否在有利于短程硝化的范圍。