在污水生物脱氮处理工艺中,硝化菌扮演着举足轻重的角色。它们通过一系列生化反应,将污水中的氨氮转化为无害的硝酸盐氮。具体而言,氨氮首先在亚硝酸菌的作用下转化为亚硝酸盐氮,随后,亚硝酸盐氮在硝酸菌的作用下进一步转化为硝酸盐氮。这一系列反应被统称为硝化反应,而参与这一过程的亚硝酸菌和硝酸菌则共同被命名为硝化菌。 硝化菌属于化能自养型细菌,它们身形短小,呈杆状,不具备芽孢,且革兰氏染色呈阴性。这类细菌广泛分布于土壤之中,对自然界氮的循环发挥着至关重要的作用。它们无需依赖有机性营养物质来维持生命活动,而是从二氧化碳中汲取碳源,并通过氧化无机物来获取所需的能量。作为专性好氧菌,硝化菌的增殖严格依赖于溶解氧的存在。在厌氧或缺氧条件下,它们无法增殖,甚至会发生衰减死亡。 硝化菌对环境的变化很敏感,为了使硝化反应正常进行,必须为硝化菌提供一个适宜的生长环境。 影响硝化反应的主要因素有: 1. 溶解氧 氧是硝化反应中的关键电子受体,其浓度直接影响硝化反应的进程。理论上,每将1mol的氨氮氧化成硝酸盐氮,需要消耗2mol的氧气。因此,在硝化反应池中,应保持良好的曝气条件,以确保溶解氧含量不低于2mg/L。 2. pH与碱度 硝化反应会释放H+离子,导致混合液的pH值下降。硝化菌对pH值的变化极为敏感,其最佳pH范围为8.0~8.4。为了维持适宜的pH值,污水中应含有足够的碱度,以缓冲反应过程中产生的氢离子。通常,每完全硝化1g的氨氮(以氮计),需要消耗7.14g的碱度(以CaC03计)。因此,好氧池的总碱度(以CaC03计)应保持在70mg/L以上。 3. 有机物浓度 硝化菌是自养型细菌,虽然有机物浓度不是硝化菌生长的限制因素,但过高的有机物浓度会促进异养型细菌的迅速增殖,从而抑制自养型的硝化菌成为优势种属,导致硝化反应难以进行。因此,在硝化反应过程中,应控制混合液中的有机物含量,使BOD值保持在20mg/L以下。 4. 温度 硝化反应的适宜温度范围为20~30℃。当温度低于15℃时,硝化速率会显著下降;而在5℃时,硝化反应将完全停止。 5. 污泥龄(SRT) 为了确保硝化菌群在连续流反应池中的存活,活性污泥的污泥龄必须大于自养型硝化菌的最小世代时间。通常,污泥龄应至少为硝化菌最小世代时间的两倍以上,以确保硝化菌不会从系统中流失。污泥龄与温度密切相关,温度降低时,污泥龄会明显增长。 6. 重金属及有害物质 重金属及一些络合阳离子等会对硝化反应产生抑制作用,因此应严格控制这些物质的浓度,以确保硝化反应的顺利进行。