現(xiàn)如今，生活污水中的含氮量明顯提升，這也導(dǎo)致了有機(jī)物含量的持續(xù)下降，降低了生活污水中的 C/N 比例，這也讓整個(gè)污水脫氮處理技術(shù)和工藝出現(xiàn)了極大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)污水脫氮處理技術(shù)主要是利用微生物開(kāi)展生物脫氮，最終將含氮有機(jī)物轉(zhuǎn)化成氮?dú)?，一般?lái)說(shuō)，傳統(tǒng)脫氮工藝內(nèi)容包括氨化、硝化和反硝化。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1.1 實(shí)驗(yàn)原料
本次實(shí)驗(yàn)所選擇的污水，主要以自配為主，其中，氨的含量為 15mg/L，硝酸根含量為 5mg/L，總氮含量為20mg/L。在微生物載體選擇上，主要以氨酯泡沫塑料為主， 同樣來(lái)源與自制。
1.2 測(cè)試與表征
從具體的溶解氧含量測(cè)試角度來(lái)說(shuō)，所使用的儀表來(lái)源于上海海恒機(jī)電儀表有限公司， 屬于便攜式溶解氧儀器，該種儀器可以為后續(xù)測(cè)試工作的開(kāi)展提供良好基礎(chǔ)。另外，在 pH 值測(cè)試上，所選擇的儀器來(lái)自于杭州科曉化工儀器設(shè)備有限公司。在氨根和硝酸根含量測(cè)試上，所使用的儀器為紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)進(jìn)行。
2 結(jié)果與討論
2.1 溶解氧含量的影響
整體來(lái)看，本次微生物絮體粒徑主要為 60um，而且在具體水力停留過(guò)程中，整體性停留時(shí)間可以達(dá)到30h 以上，實(shí)際 C/N 可以達(dá)到 4，pH 示數(shù)為 7，從該項(xiàng)研究中可以看出， 不同溶解氧含量可以實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化效果的全面展示。除此之外，由于含氧量不同，氨氮的去除效果以及總氮去除率也會(huì)呈現(xiàn)出很大程度的不同。由于硝化細(xì)菌之中主要以好氧細(xì)菌為主，隨著整個(gè)體系之中的溶解氧含量提升，硝化反應(yīng)往往更加容易出現(xiàn)。所以說(shuō)，在具體氨氮去除率分析和研究過(guò)程中，研究人員可以明顯發(fā)現(xiàn)，隨著溶解氧含量的逐步提升，氨氮去除率也會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)。當(dāng)整個(gè)溶解氧含量增加到 1.5mg/L 時(shí)，氨氮去除率最高，能否達(dá)到 95%。而且在該種條件作用下，硝化反應(yīng)的速度會(huì)持續(xù)提升，并產(chǎn)生大量的亞硝酸鹽，此時(shí)，反應(yīng)體系之中的硝氮含量提升度同樣十分可觀。但從實(shí)際過(guò)程中可以看出，雖然整個(gè)反應(yīng)體系之中的富氧區(qū)和缺氧區(qū)得到了有效分離，但隨著溶解氧含量的降低，硝氮去除率也會(huì)出現(xiàn)降低，當(dāng)溶解氧含量降到 1.2mg/L 時(shí)，氮的去除率將會(huì)降低到 80% 左右。
2.2 微Th物絮體粒徑的影響
在反應(yīng)體系之中，當(dāng)實(shí)際溶解氧含量處于 1.5mg/L 時(shí)，水力停留時(shí)間可以達(dá)到 30h 以上，C/N 比和 pH 值與上述情況相同。為了提升研究效果，本文對(duì)不同微生物進(jìn)行了深入性研究，進(jìn)而將具體的絮體粒徑與同步硝化反硝化效
果之間的關(guān)系展示出來(lái)。當(dāng)微生物絮體粒徑保持較小狀態(tài)時(shí)，微生物和絮體之間很容易出現(xiàn)聚集情況，這也使得一部分好氧硝化細(xì)菌集中在微生物絮體內(nèi)部，降低了硝化過(guò)程中的實(shí)際效率。也正是在此種情況的作用下厭氧反硝化細(xì)菌作用下的反硝化過(guò)程效率提升的更加明顯。所以說(shuō)，但絮體微生物粒徑保持在較低狀態(tài)時(shí)，氨氮去除率也會(huì)出現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)，相對(duì)應(yīng)的硝氮去除率有所提升。而且隨著粒徑的提升，微生物絮體聚集效應(yīng)得到了充分改善，相應(yīng)的氨氮去除率進(jìn)一步提升，該情況與上述情況剛好相反。此時(shí)， 體系之中的總氮去除率開(kāi)始隨著粒徑的變化而變化，但該種變化力度并不明顯。當(dāng)微生物絮體粒徑達(dá)到60um 之后，氨氮和硝氮去除效果均比較明顯，具體去除百分比為 85% 和 65%，總氮去除率也能達(dá)到 80%。
2.3 水力停留時(shí)間的影響
在整個(gè)水力停留時(shí)間展示過(guò)程中，主要表現(xiàn)的是含氮污水在反應(yīng)器之中所停留的時(shí)間，而且該項(xiàng)時(shí)間越長(zhǎng)，反應(yīng)過(guò)程越良好。當(dāng)具體溶解氧含量達(dá)到 1.5mg/L 時(shí)，微生物絮體粒徑主要集中在 60um，C/N 比和 pH 值同樣與上述情況相符。隨著水利停留時(shí)間的延長(zhǎng)，硝化反應(yīng)將會(huì)變得更加徹底，進(jìn)而將實(shí)際氨氮處理效率進(jìn)一步提升。當(dāng)水利停留時(shí)間保持在 25 到 30h 范圍內(nèi)時(shí)，氨氮以及硝氮去除率均不高，但能夠處于中上等位置上。如果水利停留時(shí)間超過(guò)30h，總氮去除率進(jìn)一步提升，最高時(shí)可以達(dá)到80% 以上。
2.4 C/N 比的影響
C/N 比主要指體系內(nèi)部的碳源有機(jī)物和含氮有機(jī)物的摩爾比，在該項(xiàng)比值研究過(guò)程中，碳源有機(jī)物可以為反硝化系統(tǒng)提供電子供體，而且隨著 C/N 比值的全面提升，可以將具體反硝化進(jìn)程效率進(jìn)一步提升。但在此過(guò)程中，較高程度的反硝化反應(yīng)會(huì)對(duì)實(shí)際硝化反應(yīng)產(chǎn)生一定的抑制作用。當(dāng)實(shí)際溶解氧含量達(dá)到 1.5mg/L 之后，整個(gè)微生物粒徑可以達(dá)到 60um 以上，此種情況之下，水利停留時(shí)間依然可以達(dá)到 30h，pH 值保持不變，但由于 C/N 比值的上升， 氨氮去除率下降量極為明顯，與之相對(duì)應(yīng)的硝氮去除量提升度極為明顯。當(dāng) C/N 比處于 2 到 6 范圍內(nèi)，整個(gè)體系之中的總氮去除率將會(huì)提升到 80% 以上，效果極為明顯。
2.5 pH 值影響
從實(shí)際硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌反應(yīng)角度來(lái)說(shuō)，由于反應(yīng)情況不同，他們低 pH 值數(shù)值要求也存在一定的不同性，在此過(guò)程中，硝化細(xì)菌的最適宜 pH 值處于 6.0 到 7.5之間， 而適合硝化細(xì)菌存活的 pH 值范圍卻達(dá)到了 7.0 到8.5。當(dāng)具體溶解氧含量達(dá)到 1.5mg/L 之后，微生物絮體粒徑以及水利停留時(shí)間依然處于之前的狀態(tài)。當(dāng)水系之中的pH 值范圍在 6 到 8 之間時(shí)，硝化反應(yīng)效率將會(huì)得到進(jìn)一步提升， 最高時(shí)可以達(dá)到96%。當(dāng) pH 值處于 8 到 9 范圍時(shí)，硝氮去除率進(jìn)一步提升，最高可以達(dá)到 65%。相比之下，當(dāng) pH 值處于 7 時(shí)，反硝化細(xì)菌依然可以存活，但由于硝化反應(yīng)效率有所提升，亞硝酸鹽和硝酸鹽產(chǎn)量大幅提升。從這里也可以看出，相比與初始硝氮含量，pH 值硝氮總?cè)コ蕦?huì)變得更低。
3 好氧反硝化細(xì)菌的篩選、鑒定以及脫氮性能優(yōu)化
3.1 常見(jiàn)氮素轉(zhuǎn)化利用方式研究
站在好氧反硝化細(xì)菌研究角度來(lái)說(shuō)，可以借助于多種氮源實(shí)現(xiàn)反硝化反應(yīng)。為了方便研究，相關(guān)研究人員對(duì)異氧氨化培養(yǎng)基中的菌株硝化性能進(jìn)行了全面研究，該類菌株主要以氨離子作為唯一的氮源，進(jìn)而將脫氮效果更好的展示出來(lái)。但從實(shí)際脫氮操作角度來(lái)說(shuō)，實(shí)際硝酸根的積累量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于氨根離子的減少量，從這里也可以看出，此類菌株可以展示出更強(qiáng)的反硝化能力。還有一部分研究人員將研究重點(diǎn)放在了異氧硝化菌 YL 研究上，主要目的是將其轉(zhuǎn)化成氮素形式。該類研究主要是對(duì)氨氮和硝酸氮進(jìn)行充電研究，但最終的生成量較低。
3.2 好氧反硝化細(xì)菌的作用影響因素
受不同環(huán)境因素影響，整個(gè)好氧反硝化細(xì)菌的反硝化性能將會(huì)得到充分展示。一般來(lái)說(shuō)，在整個(gè)好氧反硝化細(xì)菌的處理上，需要借助于多種碳源進(jìn)行，但由于實(shí)際條件不同，碳源差異性也將徹底展示出來(lái)。相關(guān)研究人員將乙酸鈉當(dāng)做一種碳源，但從最終的研究過(guò)程中可以看出，最佳碳源為琥珀酸鈉。為了對(duì)上述情況進(jìn)行合理論證，研究人員將葡萄糖作為碳源，培養(yǎng)基之中的硝態(tài)氮含量幾乎為零，而亞硝態(tài)氮也只是少量存在。最后，當(dāng)培養(yǎng)基之中的硝態(tài)氮消耗量提升之后，TN 去除率便會(huì)得到提升，此時(shí)的亞硝態(tài)氮含量上升幅度明顯，這與上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)出一致性。
3.1 好氧反硝化菌增強(qiáng)脫氮效果研究
現(xiàn)階段，借助于異養(yǎng)菌株方式提升 COD 去除效果的研究有很多，其中，很多研究者將實(shí)際異氧硝化好氧反硝化細(xì)菌集中在相同廢水之中，此時(shí)的好氧反硝化菌株得到了有效擴(kuò)增。之后，為了將反應(yīng)效果更好的展示出來(lái)，人們可以借助于相關(guān)反應(yīng)器，確保后續(xù)工作的全面開(kāi)展。除此之外，人們還可以將 2% 的混合菌液加入到實(shí)際反應(yīng)階段之中，并提升好氧反硝化細(xì)菌的投加量，此時(shí)，COD 的平均去除效率將會(huì)由 82.01% 上升到 85.69%，效果極為明顯。
4 總結(jié)
綜上所述，通過(guò)對(duì)同步硝化反硝化污水處理工藝的深入研究，可以將具體反應(yīng)情況和水力停留施加和 C/N 比有效展示出來(lái)，確定出生活污水脫氮效果的最佳狀態(tài)。一般來(lái)說(shuō)，硝化反應(yīng)進(jìn)程和反硝化反應(yīng)進(jìn)程之間存在相互抑制關(guān)系，如果是站在綜合考慮角度來(lái)說(shuō)，溶解氧的最佳含量為 1.5mg/L。