污水處理技術(shù)之溶解氧DO對(duì)硝化反硝化的影響
一、溶解氧對(duì)硝化的影響
對(duì)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(duì)生化反應(yīng)速度不產(chǎn)生影響，當(dāng)溶解氧超過0.5mg/L時(shí)，活性污泥對(duì)氧的利用速度與溶解氧無關(guān)。文獻(xiàn)指出，許多研究者認(rèn)為，以1mg/L溶解氧作為混合液的標(biāo)準(zhǔn)溶解氧是妥當(dāng)?shù)摹?/p>
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(jié)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(jìn)NO3-N的形成。
據(jù)研究，當(dāng)溶解氧超過5mg/L時(shí)，硝酸鹽將以4.2mg/(L·h)的速度生成。文獻(xiàn)也提出活性污泥系統(tǒng)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(zhì)而異。在實(shí)際工作中，常采用溶解氧約2mg/I。，如果是硝化反應(yīng)器中的溶解氧，至少要有2mg/L以上。
二、溶解氧對(duì)反硝化的影響
國內(nèi)文獻(xiàn)中關(guān)于溶解氧對(duì)反硝化的影響，有觀點(diǎn)認(rèn)為反硝化菌是兼性細(xì)菌，既可進(jìn)行有氧呼吸，也可進(jìn)行無氧呼吸，當(dāng)同時(shí)存在分子態(tài)氧和硝酸鹽時(shí)優(yōu)先進(jìn)行有氧呼吸，這是因?yàn)橛醒鹾粑鼘a(chǎn)生較多的能量，為了保證反硝化的順利進(jìn)行，必須保持缺氧狀態(tài)。
微生物從有氧呼吸轉(zhuǎn)變?yōu)闊o氧呼吸關(guān)鍵是合成無氧呼吸的酶。在純培養(yǎng)研究中發(fā)現(xiàn)，分子態(tài)氧的存在會(huì)抑制這類酶的合成。純培養(yǎng)物從好氧狀態(tài)轉(zhuǎn)換到缺氧狀態(tài)，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?yàn)檠踉诨钚晕勰嘈躞w中的傳遞使絮體中存在缺氧環(huán)境。
在純培養(yǎng)條件下，0.2mg/L的溶解氧即可使反硝化過程停止進(jìn)行。而在活性污泥系統(tǒng)中，使反硝化過程停止進(jìn)行的溶解氧濃度可提高到0.3~1.5mg/L(顏胖子注：菌膠團(tuán)的溶氧梯度)，熱力學(xué)數(shù)據(jù)表明，含碳有機(jī)物好氧生物氧化時(shí)產(chǎn)生的能量高于厭氧反硝化時(shí)產(chǎn)生的能量。
這表明生物反硝化需要保持嚴(yán)格的缺氧條件，溶解氧對(duì)反硝化過程有抑制作用，主要是因?yàn)檠鯐?huì)與硝酸鹽競爭電子供體，同時(shí)分子態(tài)氧也會(huì)抑制硝酸鹽還原酶的合成及其活性。
根據(jù)溶解氧對(duì)反硝化抑制作用的對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)溶解氧為零時(shí)，硝酸鹽的去除率為100%，而溶解氧為0.2mg/L時(shí)，則無明顯的反硝化作用。一般認(rèn)為，活性污泥系統(tǒng)中，溶解氧應(yīng)保持在0.5mg/L以下，才能使反硝化反應(yīng)正常進(jìn)行，另外有觀點(diǎn)認(rèn)為，溶解氧在0.5~1.0mg/I時(shí)，硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)同時(shí)發(fā)生。
所以，應(yīng)將運(yùn)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(yīng)階段)供給反硝化菌使用，因此控制溶解氧是必要的。
三、總結(jié)
從活性污泥物理學(xué)的角度來看，由于氧擴(kuò)散的限制，微生物絮體內(nèi)產(chǎn)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(nèi)部氧受阻及外部氧的大量消耗，產(chǎn)生缺氧區(qū)，反硝化菌占優(yōu)勢，因此將曝氣池內(nèi)溶解氧控制在較低水平將可能提高缺氧微環(huán)境所占比例，從而促進(jìn)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(gè)微生物絮體都保持好氧狀態(tài)，不利于反硝化菌的脫氮反應(yīng)。
正如前文提到，在有分子態(tài)溶解氧存在時(shí)，反硝化菌利用分子氧作為最終電子受體，氧化分解有機(jī)物，只有在無分子態(tài)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(jī)物作為碳源及電子供體提供能量并得到氧化穩(wěn)定。
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