生物脱氮的深入探讨（四）
经过公众号前面三篇的文章，我们对生物脱氮的基本原理，生物的硝化反应，生物脱氮的ORP检测项目上，进行了一些讨论。大家知道生物脱氮的过程是包含硝化反应和反硝化的反应两部分的过程，今天的生物脱氮的深入探讨内容就来讨论下生物反硝化的过程。
反硝化反应是一个在缺氧环境下进行的反应。缺氧环境是一种几乎没有游离溶解氧的环境，但是也有以其他的形态存在的氧气。比如以与其他分子结合存在的硝酸盐。当反硝化细菌在缺氧条件下消耗碳源时，就会和水中的硝酸盐发生反硝化作用。反硝化细菌从硝酸盐中剥离氧气，从而将硝酸盐转化为氮气。这就是我们通常所说的反硝化过程，也正是通过这样的反硝化过程，最终使氮转化为氮气释放到空气中，完成了污水厂的生物脱氮的过程。所以，在一个污水厂中最终实现总氮的达标排放，完成硝化作用之后，还要完成反硝化反应。
现阶段我国的污水厂都针对生物脱氮进行了设计，使用各种不同的工艺路线实现进入厂内污水的生物脱氮反应。比如我们常见的A2O工艺，氧化沟工艺，SBR工艺等等，都通过不同的方式进行生物脱氮。那么我们污水厂的运行人员针对生物脱氮，特别是反硝化过程中的工艺控制点都有哪些呢？今天就来聊聊反硝化的工艺控制内容。
１、温度
首先我们来看温度，由于反硝化是一种微生物参与进行的生物化学的反应过程，因此反硝化反应的进行程度，是取决于生物池内的污水温度的。一般来说，反硝化速率是随温度升高而增加。
在一些关于反硝化的相关的文献中，温度对脱氮率的影响存在这一定的关系。在以２０℃水温的条件下反硝化速率为基础，在各种温度下的生物脱氮的生长速率的百分比计算为：
P = 0.25 T2
P = 相对于20℃时的反硝化速率的百分比
T =生物池污水温度，℃
从这个关系公式可以看出，在温度变化大的气候条件下，会对反硝化作用产生重大影响。例如，10°C时的反硝化速率大约是20°C时２５％，也就是１／４左右。因此在北方的冬季需要提高污泥浓度或者延长反硝化时间来保证生物脱氮的效果。
２、碳源
反硝化反应是需要碳参与的一个反应，反硝化细菌需要足够的碳供应来完成反硝化反应，因为它们将硝酸盐分解成二氧化碳和氮气。一般经验数据是要完成反硝化的污水应该具备碳源（BOD）与氮（硝酸盐）的比例为４：1。 如果进水中的碳源不足，需要进行补充，在碳源的补充上，要注意增加碳源的比例要大于这个比值，在德国的 ATV-DVWK-A 131E标准中，对外加碳源提出了５：１的简略计算方法，详细计算可参照公众号《污水厂的计算篇的外加碳源的计算》。要注意，通常加入碳源的位置要在生物脱氮的反硝化区域内，这样才能避免碳源的浪费。
对于投加碳源的污水厂，应每天监测反硝化阶段的水中的硝酸盐浓度，以便进行加药量的核算。因为所加入的碳源是和这里的硝酸盐进行反应的，测量水中的硝酸盐浓度，可以准确的计量出反硝化碳源的投加量。根据每日变化的硝酸盐量，来调整碳源的投加量。
３、溶解氧
在生物脱氮过程中，反硝化阶段没有游离氧对反硝化的过程至关重要。当反硝化区内的溶解氧的浓度逐步增加到达0.3 mg / L以后，反硝化率和反硝化细菌的比生长速率将开始线性下降，当DO浓度达到1毫克/升以上时，反硝化速率将会下降到０。 因此通过调整好氧区末端的曝气量，来保证回流到反硝化区的硝化液中的游离氧的浓度最小，以保证反硝化阶段的溶解氧满足反硝化的反应。
４、混合
反硝化过程中，硝化液（硝酸盐）和活性污泥要进行全面的混合，在反硝化区由于缺少曝气的搅拌作用，如果没有推流器的良好推进，会造成反硝化区内的活性污泥沉淀，反硝化菌和水中的硝酸盐接触面积和几率减少，导致反硝化反应的下降，因此保持反硝化区的良好的混合，是保证反硝化反应顺利进行下去的设备条件。
５、停留时间（HRT）
水力停留时间HRT，是污水在生物池中停留的理论平均时间，等于生物池的体积除以污水提升的小时流量。一般来说反硝化反应所需的水力停留时间HRT取决于反硝化速率，而反硝化的速率又取决于几种参数，如生物池内的污水温度，DO浓度，硝酸盐浓度和有机碳源浓度。比如在第三条中所述，较低的温度导致反硝化速率降低，这需要较长的HRT可实现相同程度的反硝化作用，以保证出水的总氮达标。污水厂的反硝化区的停留时间一般在设计中都已经确定，污水厂的运行人员可以根据设计资料来检查反硝化区的停留时间，特别是水量超过设计负荷的污水厂，一定要核算反硝化的停留时间，根据计算来调整污泥浓度，内回流的量来平衡反硝化的时间。
６、污泥龄
由于反硝化菌的生长速率较慢，在生物脱氮的运行控制中，对反硝化的污泥龄是要进行控制的，要注意排泥的时间和周期，一般来说污泥脱氮系统的典型污泥龄范围为1至5天，污水厂的运行人员可根据反硝化区的脱氮效果来调整排泥量，控制污泥龄，保证反硝化菌的生长周期。