氨氮作為污水中的重要的污染物質(zhì)，尤其隨著我國環(huán)保標準的不斷提高和人們對生活環(huán)境在質(zhì)量的不斷提高，污水中含氮有機污染物質(zhì)的去除已成為治污中的一項重要工作，那么我們來看看污水中的氨氮。
對于氨氮廢水處理是目前污水處理中的一個重要難題，其難點在于：氮在自然界主要以三種形式存在，即氮、無機氮和有機氮，三種形式不斷循環(huán)轉換，處于動態(tài)平衡中，難以以單一的方式加以去除。所以我們深入淺出的討論一下，氨氮該怎么去除。
1、氨氮的概念
氨氮指：污水中的氨氮(NH3-N)是指游離氨(或稱非離子氨NH3)和離子氨(NH4+)形式存在的氮，兩者取決于pH和水溫，偏高時游離氨(NH3)比例較高，反之。
2、種類：污水中的含氮污染物質(zhì)主要包括有機氮、氨氮、總氮、凱氏氮、硝態(tài)氮五種含氮化合物。
①有機氮：主要指蛋白質(zhì)和尿素。
②氨氮(NH3-N)：有機氮化合物的分解。
③總氮(TN)：一切含氮化合物以N計量的總稱。
④凱氏氮(TKN)：總氮中的有機氮和NH3-N，不包含NO2-N和NO3-N。
⑤硝態(tài)氮(NOX-N)：指NO2-N和NO3-N。
3、污水中含氮污染物質(zhì)去除的原理
對于氨氮的去除常常采用化學、吹脫、生物脫氮三種方法，因此在實際工程中對于污水中含氮量<300mg/L的污水采用生物脫氮的方法，所以我們從生物脫氮的過程和反映環(huán)境方面進行分析。
(1)生物脫氮的過程(原理)
污水的生物脫氮是70年代美國和南非等國的水處理專家們在對化學、催化和生物處理方法研究的基礎上，提出的一種經(jīng)濟有效的處理技術。污水生物脫氮有同化脫氮與異化脫氮。同化脫氮是指微生物的合成代謝利用水體中的氮素合成自身物質(zhì)，從而將水體中的氮轉化為細胞成分而使之從廢水中分離。通常我們所說的污水生物脫氮是指異化脫氮。
污水生物脫氮利用自然界氮素循環(huán)的原理，在水處理構筑物中營造出適宜于不同微生物種群生長的環(huán)境，通過人工措施，提高生物硝化反硝化速率，達到污水中氮素去除的目的，其過程一般分三個過程階段：氨化過程、硝化過程、反硝化過程。
①氨化過程：污水中的含氮有機物，在生物處理過程中被好氧或厭氧異養(yǎng)型微生物氧化分解為氨氮的過程，實際上也就是把污水中的高分子含氮有機物轉化成氨氮的反應。
以氨基酸為例，反應式為：
一般在生物處理系統(tǒng)內(nèi)，氨化作用還是較完全地發(fā)生。
② 硝化過程：
污水中的氨氮在硝化菌(好氧自養(yǎng)型微生物)的作用下被轉化為NO2-和NO3-的過程。該過程包括兩個基本反應步驟：一步是在亞硝酸菌(亞硝酸菌有亞硝酸單胞菌屬、亞硝酸螺桿菌屬和亞硝酸球菌屬等)作用下將氨氮轉化成亞硝酸鹽的反應;一步是在硝酸菌(硝酸桿菌屬、硝酸螺菌屬和硝酸球菌屬等)作用下將亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽的反應。
亞硝酸球菌屬
③反硝化過程：污水中的NO2-和NO3-在缺氧條件下在反硝化菌(兼性異養(yǎng)型細菌)的作用下被還原為N2的過程。其反應在缺氧條件下進行，反硝化菌利用各種有機基質(zhì)作為電子供體，以硝態(tài)氮為電子受體而進行缺氧呼吸，從NO3-還原為N2的過程經(jīng)歷了4步連續(xù)的反應。
值得說明的是在早期傳統(tǒng)的工藝，由于沒有設計脫氮工藝，會檢測出氨氮的倒掛現(xiàn)象，往往出現(xiàn)出水的氨氮比進水大氨氮還要高的情況。
4、生物脫氮的環(huán)境
①有機碳源
硝化菌是自養(yǎng)型細菌，如果污水中的碳源-BOD濃度過高，就會使增殖速度較高的異養(yǎng)型細菌迅速繁殖，從而使自養(yǎng)型的硝化菌得不到優(yōu)勢而不能成為優(yōu)占種屬，嚴重影響硝化反應的進行。因此應保持污水廠的低有機負荷，也就是高濃度的進水一定要對應高濃度的污泥濃度，在生物反應池內(nèi)保持一個低的有機負荷從而有利于硝化菌的生長繁殖，達到處理氨氮的效果。
②污泥齡
污泥齡是保證微生物在污水處理系統(tǒng)中的停留時間，即系統(tǒng)的污泥齡應大于硝化菌的最小世代時間，實際運行中，一般應取系統(tǒng)的污泥齡為硝化菌最小世代時間的2倍以上，往往控制在6d以上，一般10-15d。根據(jù)理論分析可知，脫氮工藝的泥齡主要由硝化菌的世代期控制，因此系統(tǒng)的泥齡應根據(jù)硝化菌確定。
較長的泥齡可增加硝化能力，但對反硝化不利，隨著泥齡的增加，系統(tǒng)的AUR(比氨氮消耗速率)增加，但NUR(比硝酸鹽利用速率)和OUR(比耗氧速率)均下降。因此，若系統(tǒng)為保證硝化而采用較長的泥齡，則可能會降低有機物降解速率和反硝化速率，實際運行中往往通過增加廢水停留時間來保證系統(tǒng)中COD及TN的去除率。
③溶解氧
硝化反應的微生物均是嚴格好氧菌，因此硝化反應過程要求有足夠的溶解氧。大量試驗表明，當DO含量低于0.5mg/L時，將嚴重抑制硝化作用。在進行硝化反應的曝氣池中，DO濃度應不低于1mg/L，通?？刂圃?~4mg/L。
DO的存在對反硝化過程有很大影響,當缺氧區(qū)中的DO含量過高時，氧將會與硝酸鹽競爭電子供體，并能抑制硝酸鹽還原酶的合成及其活性。一般而言，對活性污泥系統(tǒng)，反硝化過程中混合液的溶解氧濃度應控制在0.5mg/L以下，才能保持正常的反硝化速度;而對于生物膜來說，由于生物膜中氧的傳遞阻力較大，因而可允許較高的DO濃度。有關研究表明，當DO<2mg/L，氨氮有可能完全硝化，但需要過長的污泥齡，因此，反應池內(nèi)的硝化反應的溶解氧濃度≥2mg/L。
④溫度
溫度不但影響硝化菌的比增長速率，而且影響硝化菌的活性。硝化反應的適宜溫度范圍是20~30℃。在10~30℃的范圍內(nèi)，溫度的每升高10℃硝化的反應速率加快一倍。但達到30℃時增加幅度減少。當溫度低于5℃時，硝化細菌的生命活動幾乎停止。
⑤pH值
硝化菌對pH值的變化非常敏感，最佳pH值范圍內(nèi)為7.5~8.5，當 pH值低于7時，硝化速率明顯降低，低于6和高于9.6時,硝化反應將停止進行。因此，應根據(jù)原廢水中的堿度情況適當調(diào)整廢水的pH，并應保持廢水中一定的剩余堿度(一般為100mg/L[CaCO3])。
⑥有機物及C/N比
硝化過程中，由于亞硝酸鹽和硝化菌均為自養(yǎng)菌，增殖速度慢，因此當廢水中存在有機物時，將使增殖速度高的異養(yǎng)細菌迅速增殖，從而使硝化菌不能成為優(yōu)占種屬。從碳化和硝化需氧曲線可以看出，在碳化階段前期，硝化作用被抑制。只有在碳化即將完成時，才能觀察到明顯的硝化作用。因此，硝化階段系統(tǒng)中有機物含量不宜過高，BOD5值應控制在15~20mg/L。
由于反硝化菌是異養(yǎng)細菌，因此反硝化過程需有一定的碳源作為電子供體。根據(jù)反硝化階段碳源的來源可將反硝化分為兩類：外源脫氮和內(nèi)源脫氮。由于內(nèi)源脫氮的速率低，因此目前常采用外源脫氮。外加碳源的供給有兩種方式：一種是另外投加碳源，一種是利用原廢水中的有機碳(前置反硝化工藝等)。廢水處理中，一般采用C/N比來衡量反硝化的碳源需求，太高或太低都會影響反硝化速率。通常，當廢水的BOD5與TKN之比為5~8時，可認為廢水的碳源是足夠的。
⑦回流比
污泥回流和混合液回流是使該工藝獲得脫氮效果的先決條件，回流比的大小直接影響脫氮效果的好壞。
⑧有害物質(zhì)
對硝化反應產(chǎn)生抑制作用的有害物質(zhì)主要有重金屬，高濃度的NH4+-N、NOX-N絡合陽離子和某些有機物。一般情況下，有毒物質(zhì)主要抑制亞硝酸菌的生長，個別物質(zhì)主要抑制硝酸菌的生長。
來源:碧諾環(huán)保
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