氨氮廢水在未經(jīng)處理或處理未達(dá)標(biāo)排放進(jìn)入水體以后導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，導(dǎo)致水體中藍(lán)藻等浮游生物的大量繁殖，導(dǎo)致水體水質(zhì)惡化，水體生態(tài)環(huán)境失衡。氨氮進(jìn)入水體以后在水體中溶解氧充足的情況下，氨氧化細(xì)菌能夠利用水體中的溶解氧將氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，如硝酸根和亞硝酸根，其中亞硝酸根對(duì)人體具有致癌作用。
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。硝化過程是由硝化細(xì)菌在好氧條件下通過氨化細(xì)菌將氨氮氧化成亞硝態(tài)氮，然后又亞硝化細(xì)菌將亞硝態(tài)氮氧化成硝態(tài)氮。氨化細(xì)菌及亞硝化細(xì)菌均屬于自養(yǎng)型細(xì)菌。反硝化過程是反硝化細(xì)菌在缺氧條件下通過還原反應(yīng)將水體中的硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾倪^程，大多數(shù)反硝化菌屬于兼性厭氧菌，即在無(wú)分子態(tài)氧存在的環(huán)境下利用有機(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(guó)學(xué)者對(duì)生物脫氮技術(shù)不斷深化研究，發(fā)現(xiàn)硝化過程中不僅有自養(yǎng)細(xì)菌的參與，而且異養(yǎng)細(xì)菌也能參與硝化過程;好氧條件下某些微生物在也能夠進(jìn)行反硝化作用；尤其是發(fā)現(xiàn)了氨、亞硝酸鹽及硝酸鹽在缺氧條件下同時(shí)被轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾倪^程。
微生物的新陳代謝及生長(zhǎng)繁殖受到環(huán)境因素的影響。溫度、溶解氧、pH、有毒物質(zhì)、負(fù)荷及游離氨等都對(duì)氨化細(xì)菌、硝化細(xì)菌及反硝化細(xì)菌具有一定的影響。
一、影響因素
1.1 溫度
溫度對(duì)硝化與反硝化過程具有重要的影響。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)環(huán)境溫度溫度為25℃時(shí)，氨氧化的速率是15℃時(shí)的1.5倍，但是亞硝酸鹽的積累率卻從90%升高到95%。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)境溫度在20~35℃時(shí)，氨氧化所需的活化能較低，而環(huán)境溫度在5~20℃時(shí)較高。有研究表明，在SBR短程硝化系統(tǒng)處理高氨氮廢水過程中，當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，能夠促進(jìn)短程硝化，環(huán)境溫度為30℃時(shí)，其穩(wěn)定性能較好，氨氮和亞硝態(tài)氮的積累率達(dá)到最大。
1.2 溶解氧
有研究表明，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)菌氧消耗速率及氧親和性均高于亞硝化細(xì)菌。當(dāng)水體中溶解氧較低時(shí)，亞硝化細(xì)菌對(duì)溶解氧競(jìng)爭(zhēng)力低于氨氧化細(xì)菌，因此當(dāng)溶解氧較低時(shí)亞硝化細(xì)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，亞硝態(tài)氮的積累率降低，因此在處理高氨氮廢水時(shí)，為了使氨氮得到充分降解，有必要為微生物提供充足的氧氣。Ruiz等學(xué)者配制高氨氮廢水，研究溶解氧對(duì)其硝化的影響。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)溶解氧濃度降低時(shí)，亞硝態(tài)氮慢慢積累，當(dāng)溶解氧濃度為0.7mg/L時(shí)，亞硝態(tài)氮的積累率為65%，達(dá)到最大值，亞硝態(tài)氮積累的過程，即溶解氧降低的過程對(duì)氨氮的去除沒有影響。然而當(dāng)溶解氧減低到一定濃度時(shí)，氨氮去除率降低，停止曝氣后，出水中能夠檢測(cè)到氨氮。
1.3 有機(jī)碳源
作為異養(yǎng)型兼性厭氧菌，需要在反硝化過程中為反硝化菌提供充足的有機(jī)碳源，保證反硝化反應(yīng)過程的進(jìn)行。有機(jī)碳源通常包括廢水中自身含有的有機(jī)物，另外也包括由外部添加的甲醇、乙醇、葡萄糖等碳源作為有機(jī)碳源。并且外部碳源往往與廢水中含有的有機(jī)物碳源在進(jìn)行反硝化反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的效率不同，分子量越小的有機(jī)物，往往會(huì)表現(xiàn)出較好的反硝化適用性。同時(shí)在添加外部有機(jī)碳源時(shí)，往往還要考慮碳源的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，方便有機(jī)碳源的投加。并且當(dāng)BOD/TN大于3時(shí)，往往就會(huì)表現(xiàn)出碳源充足，不需額外投加。
1.4 pH值
pH對(duì)硝化過程的影響比較明顯，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：第一：氨化細(xì)菌的生長(zhǎng)環(huán)境要求具有合適的pH值;第二：游離氨和游離亞硝酸在水體中的濃度受到pH的影響。當(dāng)游離氨和游離亞硝酸的濃度過高達(dá)到一定值的時(shí)候其能夠?qū)Π毖趸?xì)菌和亞硝化細(xì)菌的活性產(chǎn)生抑制作用，從而對(duì)硝化反應(yīng)速率產(chǎn)生影響;當(dāng)游離氨濃度低于某個(gè)值時(shí)，亞硝化細(xì)菌的活性不受到抑制，導(dǎo)致硝化出水中的硝酸鹽的濃度升高。因此pH是影響硝化過程的最主要的影響因素之一，但是要找到合適的pH值也并非易事。有學(xué)者在一定溫度(28±1℃)條件下，研究了pH(7.8~8.7條件下)對(duì)短程硝化的影響，從而成功研制出一種新型的短程硝化生物脫氮系統(tǒng)。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溶液中游離氨的濃度在0.52~4.72mg/L之間時(shí)，亞硝化細(xì)菌的活性受到抑制，因此當(dāng)系統(tǒng)中pH和游離氨濃度較高時(shí)亞硝化細(xì)菌的活性受到抑制，能夠較好地實(shí)現(xiàn)短程的硝化和反硝化生物脫氮技術(shù)。
1.5 有毒有害物質(zhì)
廢水中的有毒有害物質(zhì)可以對(duì)廢水生物脫氮造成一定影響，包括對(duì)硝化反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用的重金屬以及高濃度氨氮、硝氮絡(luò)合陽(yáng)離子、某些高分子有機(jī)物和一些含N和S元素如氰化物和苯胺等的物質(zhì)，這些有毒有害物質(zhì)一方面干擾細(xì)胞的新陳代謝，另外破壞細(xì)菌初始的氧化能力，尤其是對(duì)亞硝酸菌的影響尤其強(qiáng)烈。
1.6FA(游離態(tài)氨)和FNA(游離態(tài)亞硝酸)
有研究發(fā)現(xiàn)氨氮和亞硝態(tài)氮濃度較高時(shí)，亞硝化細(xì)菌的活性受到抑制。然而Van等發(fā)現(xiàn)游離態(tài)氨及游離態(tài)亞硝酸亦能夠抑制亞硝化細(xì)菌的活性。
游離態(tài)亞硝酸的濃度為0.4mg/L和0.02mg/L時(shí)，分別對(duì)氨氧化細(xì)菌和亞硝化細(xì)菌產(chǎn)生抑制作用，因此游離態(tài)亞硝酸更容易對(duì)亞硝化細(xì)菌產(chǎn)生抑制作用。游離態(tài)亞硝酸不僅能夠多微生物的活性和生長(zhǎng)速率產(chǎn)生影響，而且能夠影響無(wú)水中微生物的種群結(jié)構(gòu)。游離態(tài)氨的濃度為0.1耀1.0mg/L和10耀150mg/L時(shí)，分別對(duì)亞硝化細(xì)菌和氨氧化細(xì)菌產(chǎn)生抑制作用，當(dāng)游離態(tài)氨為6mg/L時(shí)，亞硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)完全被抑制，當(dāng)游離態(tài)氨濃度一定時(shí)，相對(duì)于亞硝化細(xì)菌，氨氧化細(xì)菌能夠更好地生長(zhǎng)。游離態(tài)氨對(duì)亞硝化細(xì)菌的抑制作用使可逆的，當(dāng)這種作用消失以后，亞硝化細(xì)菌能夠逐漸恢復(fù)，且當(dāng)亞硝化細(xì)菌長(zhǎng)期生長(zhǎng)在較高的游離態(tài)氨的環(huán)境中時(shí)，其能夠適應(yīng)這種環(huán)境，活性能夠慢慢得到恢復(fù)。
二、結(jié)束語(yǔ)
隨著生活水平的提高，生活污水處理越來越受到人們重視，廢水中氮元素進(jìn)入水體后對(duì)水體導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，破壞水體中微生物群落及生態(tài)結(jié)構(gòu)。
環(huán)境因素對(duì)污水中氮元素的去除具有重要影響。適宜的溫度能夠使脫碳過程達(dá)到較好的穩(wěn)定性，促進(jìn)氨氮和亞硝態(tài)氮的積累；高氨氮廢水的處理過程中充足的氧氣能夠保證氨氮的充分降解；生物脫氮過程中pH的變化對(duì)游離氨及游離亞硝酸的濃度產(chǎn)生影響，進(jìn)而對(duì)氨氧化細(xì)菌和亞硝化細(xì)菌的活性產(chǎn)生影響；游離態(tài)氨及游離態(tài)亞硝酸對(duì)微生物的活性及生長(zhǎng)速率具有一定的影響，同時(shí)能夠影響微生物的群落結(jié)構(gòu)。（ >
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