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山東智博環境工程有限公司
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污水處理技術之溶解氧DO對硝化反硝化的影響
2020-4-20 閱讀(425)
對于活性污泥法的供氧問題有很多研究，在活性污泥法中存在溶解氧臨界濃度概念，高于這一濃度，溶解氧對生化反應速度不產生影響，當溶解氧超過0.5mg/L時，活性污泥對氧的利用速度與溶解氧無關。文獻指出，許多研究者認為，以1mg/L溶解氧作為混合液的標準溶解氧是妥當的。
在確定混合液溶解氧臨界濃度這一問題上，不同研究者得出不同的結果，從0.2~0.5mg/L到2~3mg/L，溶解氧臨界值取決于絨粒的大小、氧利用率的高低以及硝化程度等因素。溶解氧增高能夠促進NO3-N的形成。
據研究，當溶解氧超過5mg/L時，硝酸鹽將以4.2mg/(L·h)的速度生成。文獻也提出活性污泥系統的臨界濃度一般為0.5~2mg/L，視活性污泥法類型及廢水性質而異。在實際工作中，常采用溶解氧約2mg/I。，如果是硝化反應器中的溶解氧，至少要有2mg/L以上。
二、溶解氧對反硝化的影響
國內文獻中關于溶解氧對反硝化的影響，有觀點認為反硝化菌是兼性細菌，既可進行有氧呼吸，也可進行無氧呼吸，當同時存在分子態氧和硝酸鹽時優行有氧呼吸，這是因為有氧呼吸將產生較多的能量，為了保證反硝化的順利進行，必須保持缺氧狀態。
微生物從有氧呼吸轉變為無氧呼吸關鍵是合成無氧呼吸的酶。在純培養研究中發現，分子態氧的存在會抑制這類酶的合成。純培養物從好氧狀態轉換到缺氧狀態，這類酶的合成需2~3h。在活性污泥中，即使在有氧條件下，也存在這種酶，這是因為氧在活性污泥絮體中的傳遞使絮體中存在缺氧環境。
在純培養條件下，0.2mg/L的溶解氧即可使反硝化過程停止進行。而在活性污泥系統中，使反硝化過程停止進行的溶解氧濃度可提高到0.3~1.5mg/L（顏胖子注：菌膠團的溶氧梯度），熱力學數據表明，含碳有機物好氧生物氧化時產生的能量高于厭氧反硝化時產生的能量。
這表明生物反硝化需要保持嚴格的缺氧條件，溶解氧對反硝化過程有抑制作用，主要是因為氧會與硝酸鹽競爭電子供體，同時分子態氧也會抑制硝酸鹽還原酶的合成及其活性。
根據溶解氧對反硝化抑制作用的對比試驗結果表明，當溶解氧為零時，硝酸鹽的去除率為100%，而溶解氧為0.2mg/L時，則無明顯的反硝化作用。一般認為，活性污泥系統中，溶解氧應保持在0.5mg/L以下，才能使反硝化反應正常進行，另外有觀點認為，溶解氧在0.5~1.0mg/I時，硝化反應和反硝化反應同時發生。
所以，應將運行條件控制為減少碳源在曝氣階段消耗的量，將碳源留在攪拌階段(反硝化反應階段)供給反硝化菌使用，因此控制溶解氧是必要的。
三、總結
從活性污泥物理學的角度來看，由于氧擴散的限制，微生物絮體內產生溶解氧梯度，微生物絮體的外表面氧較高，以好氧菌、硝化菌為主，深入絮體內部氧受阻及外部氧的大量消耗，產生缺氧區，反硝化菌占優勢，因此將曝氣池內溶解氧控制在較低水平將可能提高缺氧微環境所占比例，從而促進反硝化作用。并且F/M值較低的情況下，如果溶解氧較高，整個微生物絮體都保持好氧狀態，不利于反硝化菌的脫氮反應。
正如前文提到，在有分子態溶解氧存在時，反硝化菌利用分子氧作為zui終電子受體，氧化分解有機物，只有在無分子態氧情況下，才利用硝酸鹽或亞硝酸鹽作為能量代謝中的電子受體，有機物作為碳源及電子供體提供能量并得到氧化穩定。
