生物硝化抑制性物质浓度及其它影响因素
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四、硝化速率
生物硝化系统一个专门的工艺参数是硝化速率，系指单位重量的活性污泥 每天转化的氨氮量，一般用 NR 表示，单位一般为 gNH3-N/(gMLVSS·d)。NR 值 的大小取决于活性污泥中硝化细菌所占的比例，温度等很多因素，典型值为
产生抑制的浓度(mg/L) 0.25
0.005～0.5 0.5 50 0.25
0.08～0.5 0.34 500
需要更长的反应时间。
三、溶解氧 DO
硝化工艺混合液的 DO 应控制在 2.0 mg/L，一般在 2.0~3.0 mg/L 之间。当 DO 小于 2.0 mg/L 时，硝化将受到抑制；当 DO 小于 1.0 mg/L 时，硝化将受到完 全抑制并趋于停止。生物硝化系统需维持高浓度 DO，其原因是多方面的。首先， 硝化细菌为专性好氧菌，无氧时即停止生命活动，不像分解有机物的细菌那样， 大多数为兼性菌。其次，硝化细菌的摄氧速率较分解有机物的细菌低得多，如 果不保持充足的氧量，硝化细菌将“争夺”不到所需要的氧。另外，绝大多数 硝化细菌包埋在污泥絮体内，只有保持混合液中较高的溶解氧浓度，才能将溶 解“挤入”絮体内，便于硝化菌摄取。
生物硝化影响因素
第一部分 对硝化细菌生长和硝化过程产生影响物质汇总表
毒物 铝 氨 砷 硼(硼酸盐) 镉 钙 三价铬 铜 铁
有机物 苯胺 有毒物质对活性污泥的抑制浓度(mg/L)
抑制浓度 15～26
480 0.1 0.05～100 10～100 2500 1～10 1.0 1000
反硝化控制条件
反硝化控制条件反硝化是一种微生物过程，可以将硝酸盐还原为氮气，从而实现氮的去除。
在污水处理和土壤修复等领域，反硝化被广泛应用于氮的去除和环境保护。
本文将介绍反硝化的控制条件，包括温度、pH值、有机物质和氧气含量等因素。
1. 温度：温度是影响反硝化过程的重要因素之一。
一般来说，反硝化微生物的适宜生长温度为20-30摄氏度。
过低或过高的温度都会影响反硝化过程的效率。
因此，在实际应用中，需要根据环境条件进行温度控制，以保证反硝化微生物的活性和生长。
2. pH值：pH值是指溶液的酸碱性程度，也是反硝化过程中需要控制的重要参数之一。
一般来说，反硝化微生物的适宜pH范围为6.5-8.5。
过低或过高的pH值都会抑制反硝化微生物的生长和活性，从而影响反硝化过程的效果。
因此，需要根据实际情况进行pH值的调节，以维持适宜的反硝化环境。
3. 有机物质：有机物质是反硝化微生物生长和代谢的重要营养源。
适量的有机物质可以提供反硝化微生物所需的能量和碳源，促进其生长和活性。
然而，过高的有机物质浓度会导致反硝化过程过程中产生大量的亚硝酸盐，进一步形成亚硝胺等对人体有害的物质。
因此，在控制反硝化过程中，需要适量添加有机物质，确保营养需求的同时避免过高的有机负荷。
4. 氧气含量：氧气是反硝化过程中的抑制因子，高浓度的氧气会抑制反硝化微生物的活性和生长。
因此，在实际应用中，需要控制反硝化系统中的氧气含量，可以通过减少通气量、增加氮气的供应等方式来降低氧气浓度，从而提高反硝化过程的效率。
除了以上几个主要的控制条件外，还有其他一些辅助条件也会影响反硝化过程的效果，例如微生物的种类和菌群组成、底物浓度、反应时间等。
在实际应用中，需要根据具体情况进行综合考虑和控制。
反硝化是一种重要的氮去除过程，可以通过微生物的作用将硝酸盐还原为氮气。
在控制反硝化过程中，温度、pH值、有机物质和氧气含量等因素起着重要的作用。
合理调控这些条件，可以提高反硝化过程的效率，实现氮的去除和环境保护的目标。
污水硝化为什么会崩溃？
污水硝化为什么会崩溃？一、硝化反应影响因素1、污泥负荷F/M和泥龄SRT生物硝化属低负荷工艺，F/M一般都在0.15kgBOD/(kgMLVSS·d)以下。
负荷越低，硝化进行得越充分，NH3-N向NO3—-N转化的效率就越高。
有时为了使出水NH3-N非常低，甚至采用F/M为0.05kgBOD/(kgMLVSS·d)的超低负荷。
与低负荷相对应，生物硝化系统的泥龄SRT一般较长，这主要是因为硝化细菌增殖速度较慢，世代期长，如果不保证足够长的SRT，硝化细菌就培养不起来，也就得不到硝化效果。
实际运行中，SRT控制在多少，取决于温度等因素。
但一般情况下，要得到理想的硝化效果，SRT至少应在15d以上。
2、回流比R与水力停留时间T生物硝化系统的回流比一般较传统活性污泥工艺大。
这主要是因为生物硝化系统的活性污泥混合液中已含有大量的硝酸盐，如果回流比太小，活性污泥在二沉池的停留时间就较长，容易产生反硝化，导致污泥上浮。
生物硝化系统曝气池的水力停留时间Ta一般也较传统活性污泥工艺长，至少应在8h之上。
这主要是因为硝化速率较有机污染物的去除速率低得多，因而需要更长的反应时间。
3、溶解氧DO硝化工艺混合液的DO应控制在2.0mg/L，一般在2.0~3.0mg/L之间。
当DO小于2.0mg/L时，硝化将受到抑制；当DO小于1.0mg/L时，硝化将受到完全抑制并趋于停止。
生物硝化系统需维持高浓度DO，其原因是多方面的。
首先，硝化细菌为专性好氧菌，无氧时即停止生命活动，不像分解有机物的细菌那样，大多数为兼性菌。
其次，硝化细菌的摄氧速率较分解有机物的细菌低得多，如果不保持充足的氧量，硝化细菌将“争夺”不到所需要的氧。
另外，绝大多数硝化细菌包埋在污泥絮体内，只有保持混合液中较高的溶解氧浓度，才能将溶解“挤入”絮体内，便于硝化菌摄取。
一般情况下，将每克NH3-N转化成NO3-N约需氧4.57g，对于典型的城市污水，生物硝化系统的实际供氧量一般较传统活性污泥工艺高50%以上，具体取决于进水中的TKN浓度。
硝化进程影响因素
硝化进程影响因素由于工业化进程的加速，氮、磷的污染问题日益尖锐化。
越来越多的国家地区制定了更为严格的污水氮、磷的排放标准。
尤其是氮的考核内容也从单一的氨氮指标发展到总氮(氨态氮、硝态氦和有机氮的总和)的考核指标。
由于近年来一些新理论的提出，如使污水脱氮实现短程硝化反硝化。
这样不仅可以提高细菌的增长速度、缩短反应进程，从而减少反应容积；而且同时减少了硝化的曝气量和反硝化有机物的投加量，减少了运行费用。
所以短程硝化成为了近年来的研究热点。
一、短程硝化机理废水生物脱氮，一般由硝化和反硝化两个过程完成，而硝化过程分为氨氧化阶段和亚硝酸盐氧化阶段。
这两个阶段分别由氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)独立催化完成。
第一阶段是在AOB的作用下，将氨氮NH3－N氧化为亚硝态氮NO2―N；而第二阶段是在NOB的作用下，将亚硝态氮NO2―N氧化为硝态氮NO3―N。
由于硝化反应是由两类生理特性完全不同的细菌独立催化完成的不同反应，所以需要通过适当控制条件，可以将硝化反应控制在NO2―N阶段，阻止NO2―N的进一步氧化，随后直接进行反硝化，这就是短程硝化反硝化的作用机理。
二、短程硝化的优点1、由于硝化和反硝化速率加快，所以缩短了反应时间。
2、由于氨氧化菌(AOB)的周期比亚硝酸盐氧化菌(NOB)短，所以污泥龄短，提高反应器微生物浓度。
3、硝化反应器容积可减少8％，反硝化反应器容积可减少33％，可节省了建筑费用。
4、硝化过程节省约25％供氧量，反硝化过程节省约40％外加碳源(以甲醇计)，所以节省了运行费用。
5、硝化过程减少产泥24％一33％，反硝化过程减少产泥50％，明显降低了污泥排放量，进而减少污泥处理处置费用。
三、短程硝化过程中的影响因子。
硝化的影响因素
硝化的主要影响因素由于废水生物处理反应器均为开放的非纯培养系统，如何控制硝化停止在N0,阶段是实现短程生物脱氮的关键。
硝化过程是由亚硝酸菌和硝酸菌协同完成的，由于两类细菌在开放的生态系统中形成较为紧密的互生关系，因此完全的亚硝化是不可能的。
短程硝化的标志是稳定且较高的NOz积累即亚硝化率较高[Nq一N/(NO:一N + N03一N)至少大于50%]。
影响NOZ积累的因素主要有:(1) 温度。
生物硝化反应的适宜温度为20-30 `C，一般低于15℃硝化速率降低。
温度对亚硝化菌和硝化菌的活性影响不同，12一14℃下活性污泥中硝化菌活性受到严重的抑制，出现NOZ积累。
15--30℃范围内，硝化过程形成的NOZ可完全被氧化成N03 ,温度超过30℃后又出现N研积累[191。
(2 )溶解氧 (DO)浓度。
亚硝化菌和硝化菌都是好氧菌，一般认为至少应保证DO质量浓度在0.5 m g/L以上时才能较好地进行硝化作用，否则硝化作用会受到抑制。
Hanaki[20 〕等的研究表明:在25℃时，低溶解氧(0.5 mg/L)条件下，亚硝化菌的增殖速率加快近I倍，补偿了由于低溶解氧造成的代谢活性下降，使得从NH3一N到NO:一N的氧化过程没有受到明显影响;而硝化细菌的增殖速率没有任何提高，从Nq一N到NO:一N的氧化过程受到了严重的抑制，从而导致N02的大量积累。
(3) p H op H对亚硝化反应的影响有两方面:一方面是亚硝化菌的生长要求有合适的pH环境;另一方面是pH对游离氨浓度有重大影响，从而影响亚硝化菌的活性。
适合亚硝化菌生长的最佳pH为8.0左右[211，硝化菌生长的最佳pH为6.0一7.5。
反应器中的反应液pH低于7则整个硝化反应会受到抑制，pH升高到8以上，则出水中N街浓度升高，硝化产物中NO:一N比率增加，出现N街积累。
此外，pH对氨的形态有重大影响，其反应式如下:NH 3+ H 2O - N H4+OH-分子态游离氨(F A)的浓度随pH的升高相应增大。
硝化反应详解
硝化反应详解1 、简介硝化反应，硝化是向有机化合物分子中引入硝基（－NO2）的过程，硝基就是硝酸失去一个羟基形成的一价的基团。
芳香族化合物硝化的反应机理为：硝酸的－OH基被质子化，接着被脱水剂脱去一分子的水形成硝酰正离子（nitronium ion，NO2）中间体，最后和苯环行亲电芳香取代反应，并脱去一分子的氢离子。
在此种的硝化反应中芳香环的电子密度会决定硝化的反应速率，当芳香环的电子密度越高，反应速率就越快。
由于硝基本身为一个亲电体，所以当进行一次硝化之后往往会因为芳香环电子密度下降而抑制第二次以后的硝化反应。
必须要在更剧烈的反应条件（例如：高温）或是更强的硝化剂下进行。
常用的硝化剂主要有浓硝酸、发烟硝酸、浓硝酸和浓硫酸的混酸或是脱水剂配合硝化剂。
脱水剂：浓硫酸、冰醋酸、乙酐、五氧化二磷硝化剂：硝酸、五氧化二氮（N2O5）Ar─H+HNO3→Ar─NO2+H2O2 、反应机理硝化反应的机理主要分为两种，对于脂肪族化合物的硝化一般是通过自由基历程来实现的，其具体反映比较复杂，在不同体系中均有所不同，很难有可以总结的共性，故这里不予列举。
而对于芳香族化合物来说，其反应历程基本相同，是典型的亲电取代反应。
3 、主要方法硝化过程在液相中进行，通常采用釜式反应器。
根据硝化剂和介质的不同，可采用搪瓷釜、钢釜、铸铁釜或不锈钢釜。
用混酸硝化时为了尽快地移去反应热以保持适宜的反应温度,除利用夹套冷却外,还在釜内安装冷却蛇管。
产量小的硝化过程大多采用间歇操作。
产量大的硝化过程可连续操作，采用釜式连续硝化反应器或环型连续硝化反应器,实行多台串联完成硝化反应。
环型连续硝化反应器的优点是传热面积大，搅拌良好，生产能力大，副产的多硝基物和硝基酚少。
硝化方法主要有：稀硝酸硝化、浓硝酸硝化、在浓硫酸中用硝酸硝化、在有机溶剂中用硝酸硝化和非均相混酸硝化等。
硝化方法主要有以下几种：（1）稀硝酸硝化一般用于含有强的第一类定位基的芳香族化合物的硝化，反应在不锈钢或搪瓷设备中进行，硝酸约过量10~65%。
污水处理中硝化细菌生存的影响因素及控制
污水处理中硝化细菌生存的影响因素及控制污泥负荷Ns硝化细菌更多的还是在伴随着菌胶团的生存，有机物的去除是先进行碳氧氧化，再进行氮氧化。
有机物先通过菌胶团分解氧化生成二氧化碳与水，部分作为自身能量消耗。
只有有机负荷降低到一定程度，硝化细菌才开始工作进行硝化反应。
对于这个污泥负荷，设计值及经验值一般小于0.15kgBOD5/KgMLss.d。
通过介绍相信大家也能知道污泥负荷对于硝化细菌，硝化反应是尤为重要！污泥龄（SRT）首先简单介绍一下污泥龄:污泥龄是指曝气池中活性污泥的总量与每日排放的剩余污泥的比值，稳定运行时剩余污泥量就是新增长的活性污泥量。
因此，污泥龄也是新增长的活性污泥在曝气池中的平均停留时间，也可以理解为污泥总量增长一倍也就是繁殖一代所需要的时间。
泥龄ts是活性污泥在曝气池中的平均停留时间，即曝气池中的活性污泥量/每天从曝气池系统排出的剩余污泥量TS=（X*VT）/（QS*XR+Q*XE）式中:tS——泥龄，dX——曝气池中的活性污泥浓度，即 MLSS，kg/m3VT——曝气池总体积，m3QS——每天排出的剩余污泥体积，m3/dXR——剩余污泥浓度，kg/m3Q——设计污水流量，m3/dXE——二沉池出水的悬浮固体浓度，kg/m3为了保证好氧系统的微生物中有足够的硝化菌，需要增加硝化菌的繁殖数量，为此虽然硝化菌的繁殖周期在5d，但是为了提高硝化菌的浓度，通常将污泥龄控制在繁殖周期的 2 倍。
有些资料也显示是10～15d。
案例分享：某生活污水处理厂，主要工艺为A2O工艺，进水水量5000m3/d，进水COD300-400mg/l 进水氨氮为 20mg/l，出水在16-20mg/l，氨氮出水要求 5mg/l。
从去除率来看脱氮效果不明显，几乎没有经过现场询问运营人员，运行管理人员平时运行，如果出水 COD 升高，检测SV30 为 85%时，他们就采取排泥措施，还有DO偏高，污泥沉降性能不好，他们也会排泥，基本 1-2d 排一次泥，根据现场分析判断，排泥太勤，污泥龄短硝化菌流失，硝化效率低下甚至无去除率。
硝化反应影响因素
6.2.4 温度
反应温度升高，硝化反应速度加快。
表 温度对硝化反应速度的影响
硝化产物
Cl NO2
k25℃
0.18
0.39
k35℃
0.47
1.23
k35℃/k25℃
2.61
3.15
Cl NO2
反应温度升高，硝酸分解和氧化副反应速 度加快。
反应温度升高，反应选择性下降。
表 氯苯硝化温度对反应选择性的影响 温度，℃ 30 o,% 57.2 m,% 3.5 p,% 39.3
60
57.6
7.1
35.3
容易进行的硝化反应：10～90℃ 较难进行的硝化反应：30～130℃
6.2.5 搅拌
提高传热：及时移除反应热 提高传质：增加反应界面
6.2.6 相比和硝酸比
相比 混酸与被硝化物的质量比叫做相比，也 叫酸油比。
提高相比有利于：被硝化物的溶解和分散； 增加反应界面，加快反应； 控制反应温度，使反应平稳。
6.2.8 硝化副反应
硝酸分解 氧化：生成硝基酚类 多硝化 形成黑色络合物 （C6H5CH3•2ONO
蒽醌
NO 2
O
NO2
O NO2
O
NO2
(
O O
)
NO2 O
杂环化合物
N H
4
NO2
O
NO 2
S
NO 2
HNO3-(CH3CO)2O
N N H
NO2
O2N
5
N
N
6.2.2 硝化剂
对硝化产物异构体比例的影响
NHCOCH 3
《硝化反应影响因素》课件
通过本次课件，我们将深入了解硝化反应及其受影响的因素，带您领略这一 化学反应的神奇。
硝化反应介绍
硝化反应是一种重要的生物化学反应，它将氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐。 反应方程式为：
NH3 + 2O2 -> NO2- + H2O + H+
反应产物是亚硝酸盐（N O 2- ）和硝酸盐（N O 3- ），它们在环境污染防治中 具有重要意义。
3
实验结果
根据实验数据分析不同因素对硝化反应的影响程度作用。
结论
从实验结果可以看出，硝化反应速率和产物生成受到多个因素的影响。在实 际应用中，我们需要综合考虑这些因素，以达到最优化的效果。
硝化反应影响因素
温度
温度对硝化反应速率和产物生成的影响。
pH值
pH 值对硝化反应速率和产物生成的影响。
氧气浓度
氧气浓度对硝化反应速率和产物生成的影响。
碳源
碳源对硝化反应速率和产物生成的影响。
硝化反应影响因素实验
1
实验目的
通过实验验证不同因素对硝化反应的影响。
2
实验步骤
设定不同温度、氧气浓度、pH 值和碳源条件，观察反应结果。
AO生化的硝化与反硝化原理及控制参数-汇总重要
(4)BOD负荷硝化菌是一类自养型菌，而BOD氧化菌是异养型菌。若BOD5负荷过高，会使生长速率较高的异养型菌迅速繁殖，从而佼白养型的硝化菌得不到优势，结果降低了硝化速率。所以为要充分进行硝化，BOD5负荷应维持在(BOD5)/kg(SS).d以下。
减少碱度；耗去无机碳（碳酸钠能提供无机碳源）。
硝化反应过程方程式如下所示：
①亚硝化反应：NH4++→NO2-+H2O+2H+
②硝化反应：NO2-+→NO3-
③总的硝化反应：NH4++2O2→NO3-+H2O+2H+
3、反硝化反应的适宜条件：
(1)最适宜的PH值为7～8。PH高于8或低于6，反硝化速率将大为降
8. 溶解氧(DO)
一般情况下，缺氧阶段DO＜L；好氧阶段DO＞1~L
9. BOD负荷
一般在~(kgMLSS·d)
10. 总氮负荷
一般在~(kgMLSS·d)
7、影响因素与控制条件
1) 硝化反应主要影响因素与控制要求
①好氧条件，并保持一定的碱度。氧是硝化反应的电子受体，硝化池内溶解氧的高低，必将影响硝化反应的进程，溶解氧质量浓度一般维持在2~3mg/L，不得低于1mg/L，当溶解氧质量浓度低于~L时，氨的硝态反应将受到抑制。
无变化
还原1mgNO3-N/NO2-N生成碱度
耗氧
分解1mg有机物(BOD5)需氧2mg
氧化1mgNH3-N需氧
氧化1mgNO2-N需氧
分解1mg有机物(COD)需NO2-N ，NO3-N 所提供化合态氧
硝化动力学
硝化动力学在讨论硝化的动力学问题时，我们将把莫诺模式用于限制基质。
本书的第二章指出，已经研制出能够得到在稳定状态下相似结果的其它模式。
当进水中氨的浓度多变时，使用其它模式，能够以进水中氮的浓度为函数，预估出出水中氨的浓度。
利用莫诺模式，把NH4+-N作为限制速率的营养，可得出：Nμn＝(μn)max────K n＋N式中μn—硝化菌的生长率（d-1）；(μn)max—硝化菌的最大生长率（d-1）；N—NH4＋-N的浓度（mg/L）；K n—硝化的半速常数（mg/L）。
已经有资料表明，氨转化成亚硝酸盐时所产生的能量，大约为亚硝酸盐转化成硝酸盐时所产生的能量的三倍。
因此，要想获得相同量的能，所处理的硝酸盐必须相当于亚硝酸盐的三倍。
这一点有助于说明在生物处理系统中很少发现高浓度亚硝酸盐的原因。
因此，在硝化中限制速度的步骤，就是亚硝化单胞菌把氨转化成亚硝酸盐的过程。
这样，在方程式中，我们就把生长率作为亚硝化单胞菌的生长率，用N和K n的值来代表NH4+-N的浓度。
有资料表明，在20℃时，亚硝化单胞菌和硝化杆菌的半速常数（K n）都小于1mg/L。
把它和所产生的能量联系起来就可以看出，硝化杆菌的生长率要大大地高于亚硝化单胞菌的生长率。
因此，我们可以这样说：（1）亚硝酸盐不会大量聚集；（2）把氨向亚硝酸盐的转化作为速率的限制因素，可以模拟出硝化菌的总生长过程。
下列方程式能够把氨的氧化率与亚硝化单胞菌的生长率联系起来：μn (q n)max Nq n＝──＝───（────）Y n Y n N＋K n式中q n—氨的氧化率（mg被氧化的NH4+-N/mgVSS·d）；(q n)max—氨的最大氧化率（mg被氧化的NH4＋-N/mgVSS·d）；Y n—产量系数（mg生长的亚硝化单胞菌/mg被氧化的NH4＋-N）。
需要说明的是，在大多数情况下，硝化的半速常数（K n）是很低的。
虽然硝化率对微生物浓度来说是一级的，但对基质来说却是零级的。
AO生化的硝化与反硝化原理及控制参数-汇总重要
A/O生化处理工艺的硝化和反硝化控制（天道酬勤）1、基本原理本系统生化处理段采用缺氧/好氧(A/O)工艺，A/O工艺通常是在常规的好氧活性污泥法处理系统前，增加一段缺氧生物处理过程。
在好氧段，好氧微生物氧化分解污水中的BOD5，同时进行硝化反应，有机氮和氨氮在好氧段转化为硝化氮并回流到缺氧段，其中的反硝化细菌利用氧化态氮和污水中的有机碳进行反硝化反应，使化合态氮变成分子态氮，同时获得同时去碳和脱氮的效果。
这里着重介绍生物脱氮原理。
1) 生物脱氮的基本原理传统的生物脱氮机理认为：脱氮过程一般包括氨化、硝化和反硝化三个过程。
①氨化(Ammonification)：废水中的含氮有机物，在生物处理过程中被好氧或厌氧异养型微生物氧化分解为氨氮的过程；②硝化(Nitrification)：废水中的氨氮在硝化菌（好氧自养型微生物）的作用下被转化为NO2-和NO3-的过程；③反硝化(Denitrification)：废水中的NO2-和NO3-在缺氧条件下以及反硝化菌(兼性异养型细菌)的作用下被还原为N2的过程。
在反硝化菌的作用下，少部分亚硝酸及硝酸盐氮同化为有机氮化物，成为菌体，大部分异化为气态（70～75％）。
其中硝化反应分为两步进行：亚硝化和硝化。
2、硝化菌对环境的变化很敏感，它所需要的环境条件主要包括以下几方面：(1)好氧条件，DO≥1mg/l,并保持一定碱度，适宜的PH值为7.5～8.5，当pH值低于7.0时，硝化反应会受到抑制，但是当pH低于一定值后，硝化反应就会被抑制而停止，所以说如果废水pH由高到低，且pH小于6.5时就可以排除硝化反应导致的pH值降低。
(2)有机物含量不宜过高，污泥负荷≤0.15kgBOD/kgMLVSS·d,因为硝化菌是自养菌，有机基质浓度高，将使异氧菌快速增殖而成为优势。
(3)适宜温度20～30℃。
(4)硝化菌在反应器中的停留时间必须大于最小世代时间。
(5)抑制浓度尽可能的低，除重金属外，抑制硝化菌的物质还有高浓度有机基质，高浓度氨氮、NOx-N 以及络合阳离子。
环保专业一讲义：物硝化过程的主要影响因素
2.⽣物硝化过程的主要影响因素
影响⽣物硝化过程的环境因素主要有基质浓度、温度、溶解氧浓度、pH值、以及抑制物质的含量等。
⑴碳氮⽐
对于硝化过程，碳氮⽐影响活性污泥中硝化细菌所占的⽐例，过⾼的碳氮⽐将降低污泥中硝化细菌的⽐例。
⑵温度
温度不但影响硝化菌的⽐增长速率，⽽且影响硝化菌的活性，亚硝化菌的⽣长温度为35℃，硝化菌的⽣长温度为35～42℃。
⽣物硝化反应的温度范围为20～30℃，15℃以下硝化反应速率下降，5℃时反应基本停⽌。
反硝化适宜的温度范围为20～40℃，15℃以下反硝化反应速率下降。
⑶溶解氧
硝化反应必须在好氧条件下进⾏，所以溶解氧的浓度也会影响硝化反应速率，⼀般建议硝化反应中溶解氧的质量浓度⼤于
2mg/L。
⑷pH值
在硝化反应中，每氧化1g氨氮需要7.14g碱度（以碳酸钙计），如果不补充碱度，就会使pH值下降。
硝化菌对pH值的变化⼗分明显，硝化反应的pH值范围为7.5～8.5，当pH值低于7时，硝化速率明显降低，低于6和⾼于10.6时，硝化反应将停⽌进⾏。
⑸抑制物质
许多物质会抑制活性污泥过程中的硝化作⽤，例如：过⾼浓度的氨氮、重⾦属、有毒物质以及有机物。
对硝化反应的抑制作⽤主要有两个⽅⾯：⼀是⼲扰细胞的新陈代谢，⼆是破坏细菌最初的氧化能⼒。
⑹泥龄
硝化过程的泥龄⼀般为硝化菌最⼩世代时间的2倍以上，⽣物脱氮过程泥龄宜为12～25d。
生物硝化影响因素
生物硝化影响因素第一部分对硝化细菌生长和硝化过程产生影响物质汇总表有毒物质对活性污泥的抑制浓度(mg/L)抑制生物硝化的一些有机物抑制硝化的一些重金属和无机物浓度第二部分其他硝化反应影响因素一、污泥负荷F/M和泥龄SRT生物硝化属低负荷工艺，F/M一般都在0.15 kgBOD/(kgMLVSS·d)以下。
负荷越低，硝化进行得越充分，NH3-N向NO3—-N转化的效率就越高。
有时为了使出水NH3-N非常低，甚至采用F/M为0.05kgBOD/(kgMLVSS·d)的超低负荷。
与低负荷相对应，生物硝化系统的泥龄SRT一般较长，这主要是因为硝化细菌增殖速度较慢，世代期长，如果不保证足够长的SRT，硝化细菌就培养不起来，也就得不到硝化效果。
实际运行中，SRT控制在多少，取决于温度等因素。
但一般情况下，要得到理想的硝化效果，SRT至少应在15d以上。
二、回流比R与水力停留时间T生物硝化系统的回流比一般较传统活性污泥工艺大。
这主要是因为生物硝化系统的活性污泥混合液中已含有大量的硝酸盐，如果回流比太小，活性污泥在二沉池的停留时间就较长，容易产生反硝化，导致污泥上浮。
生物硝化系统曝气池的水力停留时间T a一般也较传统活性污泥工艺长，至少应在8h之上。
这主要是因为硝化速率较有机污染物的去除速率低得多，因而需要更长的反应时间。
三、溶解氧DO硝化工艺混合液的DO应控制在2.0 mg/L，一般在2.0~3.0 mg/L之间。
当DO小于2.0 mg/L时，硝化将受到抑制；当DO小于1.0 mg/L时，硝化将受到完全抑制并趋于停止。
生物硝化系统需维持高浓度DO，其原因是多方面的。
首先，硝化细菌为专性好氧菌，无氧时即停止生命活动，不像分解有机物的细菌那样，大多数为兼性菌。
其次，硝化细菌的摄氧速率较分解有机物的细菌低得多，如果不保持充足的氧量，硝化细菌将“争夺”不到所需要的氧。
另外，绝大多数硝化细菌包埋在污泥絮体内，只有保持混合液中较高的溶解氧浓度，才能将溶解“挤入”絮体内，便于硝化菌摄取。
硝化抑制剂
氮肥增效剂之硝化抑制剂氮素是作物生长必需的元素之一，氮肥的施用对提高作物的产量和品质有重要作用。
但调查发现，我国的氮肥利用率逐年下降，氮肥的当季利用率仅有30-40%，其余的氮肥以各种形式损失掉。
如硝态氮通过淋溶作用进入水体、反硝化作用以气态形式损失。
氮素向水体的迁移会导致水体污染，给人畜健康带来潜在的威胁。
反硝化过程中产生的N2O是一种温室气体，对全球气温升高起着重要作用。
对氮肥的过度依赖是造成农业面源污染日益加重的重要原因，其与水体富营养化、地下水中硝酸盐累积及土壤中温室效应气体氧化亚氮的排放等环境问题密切相关。
因此，从经济利益和环境保护的角度出发，提高氮肥利用率，减少氮素损失是目前亟需解决的一个问题。
一般来说，氮肥（氨或铵盐）施入土壤后，在土壤微生物的作用下，进行硝化反应。
硝化反应是一个需氧过程，自养微生物和异养微生物均可参与这一过程的发生。
土壤的硝化过程包括亚硝化反应和硝化反应两个步骤：第一个步骤是NH4+ 转化为NO2-，反应式为NH4++3/2O2→NO2-+2H++H2O。
在此过程中，亚硝化细菌起到主要作用。
第二个步骤是NO2-转化为NO3-，反应式为NO2-+1/2O2→NO3-，在此过程中，硝化细菌起到了主要作用。
这两种细菌也被称为氨氧化细菌（亚硝化单胞菌属为代表）和亚硝酸氧化细菌（硝化杆菌属为代表）。
这两步反应中，只要有一步被抑制，整个硝化过程就能够被抑制，即硝化抑制剂通过抑制氨氧化细菌和亚硝酸氧化细菌就可以控制土壤中的铵态氮向硝态氮的转化，从而增加作物有效氮吸收利用的时间和减少亚硝态氮、硝态氮的直接或间接损失。
1、氮肥增效剂的主要种类及作用机理1.1 硝化抑制剂硝化抑制剂（Nitrification inhibitor），是一类能够抑制土壤中亚硝化细菌等微生物活性物质的总称，具有抑制亚硝化细菌、控制土壤中NH4+向NO2-、NO3-转化的作用，适合与各种铵态氮肥或尿素配合施用。
硝化作用概述,硝化作用机理,硝化氧化影响因素
硝化作用概述，硝化作用机理，硝化氧化影响因素概述19世纪以前，人们认为土壤中的硝酸根（N03）主要是化学作用的产物，即空气中的氧和氨经土壤催化形成，没有意识到土壤微生物活动对N03形成的重要性。
1862年L.巴斯德首先指出N03的形成可能主要是微生物硝化作用的结果。
1877年，德国化学家T.施勒辛和A.明茨用消毒土壤的办法，证实了铵根（NH4）被氧化为硝酸根（N03）的确主要是生物学过程。
某些特殊的条件下，化学硝化作用也可以发生，只不过因其要求的条件苛刻与微生物的硝化作用相比生成的硝酸根量很少。
1891年，С.Н.维诺格拉茨基用无机盐培养基成功地获得了硝化细菌的纯培养，最终证实了硝化作用是由两群化能自养细菌进行的。
其作用过程如下：先是亚硝化细菌将铵根（NH4）氧化为亚硝酸根（N02）；然后硝化细菌再将亚硝酸根氧化为硝酸根（N03）。
这两群细菌统称硝化细菌。
硝化细菌从铵或亚硝酸的氧化过程中获得能量用以固定二氧化碳，但它们利用能量的效率很低，亚硝酸菌只利用自由能的5～14%；硝酸细菌也只利用自由能的5～10%。
因此,它们在同化二氧化碳时，需要氧化大量的无机氮化合物。
土壤中硝化细菌的数量首先受铵盐含量的影响，一般耕地里，每克土中只有几千至几万个。
添加铵盐即可使其数量增至几千万个。
土壤中性偏碱，通气良好，水分为田间持水量的50～70%，温度为10～30℃时，最适宜硝化细菌的生长繁殖，铵盐也能迅速被转化为硝酸盐。
自然界中,除自养硝化细菌外,还有些异养细菌、真菌和放线菌能将铵盐氧化成亚硝酸和硝酸，异养微生物对铵的氧化效率远不如自养细菌高，但其耐酸，并对不良环境的抵抗能力较强，所以在自然界的硝化作用过程中，也起着一定的作用。
硝化作用机理硝化作用由自养型细菌分阶段完成。
第一阶段第一阶段为亚硝化，即铵根（NH4+)氧化为亚硝酸根（NO2-）的阶段。
参与这个阶段活动的亚硝化作用过程硝酸细菌主要有5个属：亚硝化毛杆菌属(Nitrosomonas) ；亚硝化囊杆菌属(Nitrosocystis)；亚硝化球菌属(Nitrosococcus)；亚硝化螺菌属(Nitrosospira)和亚硝化肢杆菌属(Nitrosogloea)。
AO生化处理工艺的硝化和反硝化原理及控制参数的汇总
A/O生化处理工艺的硝化和反硝化控制1、基本原理本系统生化处理段采用缺氧/好氧(A/O)工艺，A/O工艺通常是在常规的好氧活性污泥法处理系统前，增加一段缺氧生物处理过程。
在好氧段，好氧微生物氧化分解污水中的BOD5，同时进行硝化反应，有机氮和氨氮在好氧段转化为硝化氮并回流到缺氧段，其中的反硝化细菌利用氧化态氮和污水中的有机碳进行反硝化反应，使化合态氮变成分子态氮，同时获得同时去碳和脱氮的效果。
这里着重介绍生物脱氮原理。
1) 生物脱氮的基本原理传统的生物脱氮机理认为：脱氮过程一般包括氨化、硝化和反硝化三个过程。
①氨化(Ammonification)：废水中的含氮有机物，在生物处理过程中被好氧或厌氧异养型微生物氧化分解为氨氮的过程；②硝化(Nitrification)：废水中的氨氮在硝化菌（好氧自养型微生物）的作用下被转化为NO2-和NO3-的过程；③反硝化(Denitrification)：废水中的NO2-和NO3-在缺氧条件下以及反硝化菌(兼性异养型细菌)的作用下被还原为N2的过程。
在反硝化菌的作用下，少部分亚硝酸及硝酸盐氮同化为有机氮化物，成为菌体，大部分异化为气态（70～75％）。
其中硝化反应分为两步进行：亚硝化和硝化。
2、硝化菌对环境的变化很敏感，它所需要的环境条件主要包括以下几方面：(1)好氧条件，DO≥1mg/l,并保持一定碱度，适宜的PH值为7.5～8.5，当pH值低于7.0时，硝化反应会受到抑制，但是当pH低于一定值后，硝化反应就会被抑制而停止，所以说如果废水pH由高到低，且pH小于6.5时就可以排除硝化反应导致的pH值降低。
(2)有机物含量不宜过高，污泥负荷≤0.15kgBOD/kgMLVSS·d,因为硝化菌是自养菌，有机基质浓度高，将使异氧菌快速增殖而成为优势。
(3)适宜温度20～30℃。
(4)硝化菌在反应器中的停留时间必须大于最小世代时间。
(5)抑制浓度尽可能的低，除重金属外，抑制硝化菌的物质还有高浓度有机基质，高浓度氨氮、NOx-N 以及络合阳离子。
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3-N约消耗7.14g碱度(以CaCO
3计)。因而当污水中的碱度不足而TKN负荷又较高时，便会耗尽污水中的碱度，使混合液pH降低至7.0以下，使硝化速率降低或受到抑制。
七、有毒物质对硝化的影响
某些重金属离子、络合阴离子、氰化物以及一些有机物质会干扰或破坏硝化细菌的正常生理活动。当这些物质在污水中的浓度较高，便会抑制生物硝化的正常运行。例如，当铅离子大于0.5mg/L、酚大于5.6mg/L、硫脲大于0.076mg/L时，硝化均会受到抑制。有趣的是，当NH
混合液pH下降的原因可能有两个，一是进水中有强酸排入，导致入流污水pH降低，因而混合液的pH也随之降低。如果无强酸排入，正常的城市污水应该是偏碱性的，即pH一般都大于7.0，此时混合液的pH则主要取决于入流污水中碱度的大小。由硝化反应方程(1-1)可看出，随着NH
3-N被转化成NO
3—-N，会产生出部分矿化酸度H＋，这部分酸度将消耗部分碱度，每克NH
2、消毒剂：
①氯酸盐：开始抑制浓度（以氯酸钾为例）约为0. 001一0. 01mmol/ L（约为0.1225-1.225mg/L）；完全抑制浓度以ClO3-
浓度计为1一10mmo l/ L时,硝化菌被完全抑制。
②亚氯酸盐：亚氯酸盐浓度为3 mmol/ L时,硝酸菌能完全被抑制。
3、（重）金属类
当水中受到Cr、Cd、Cu、Zn、Pb、Ag、As等重金属污染过高时，硝化作用会受到抑制，其原因可能是重金属对硝化过程中的酶活性产生影响，从而影响硝化细菌的转录等正常的生理过程，导致硝化菌硝化效率下降甚至死亡。
生物硝化系统的回流比一般较传统活性污泥工艺大。这主要是因为生物硝化系统的活性污泥混合液中已含有大量的硝酸盐，如果回流比太小，活性污泥在二沉池的停留时间就较长，容易产生反硝化，导致污泥上浮。
生物硝化系统曝气池的水力停留时间T
a一般也较传统活性污泥工艺长，至少应在8h之上。这主要是因为硝化速率较有机污染物的去除速率低得多，因而需要更长的反应时间。
这些物质一般属于含硫化合物、N杂环化合物、双氰胺类化合物。这些物质由于其本身特殊的化学结构，在硝化过程中影响氨单加氧酶( A M O )的氧化过程，从而会对硝化过程产生影响。在农业上一般使用这些硝化抑制剂时，投加量约为总氮量的0.1%—1%，就可以对硝化过程产生明显的抑制作用。
十、硝化反应异常问题的分析与排除
生物硝化影响因素
第一部分对硝化细菌生长和硝化过程产生影响物质汇总表
有毒物质对活性污泥的抑制浓度(mg/L)
毒物
铝
氨
砷
硼(硼酸盐)
镉
钙
三价铬
铜
铁抑制ห้องสมุดไป่ตู้度
15～26
480
0.1
0.05～100
10～100
2500
1～10
1.0
1000毒物
铅
锰
镁
汞
镍
银
硫酸盐
锌
酚抑制浓度
0.1
10
---
0.1～5.0
1.0～2.5
现象二：混合液pH值正常，但硝化效率下降，出水NH3-N浓度升高。
其原因及解决对策如下：
①供氧不足。检查混合液的DO值是否小于2mg/L，如果DO太低，可增加曝气量。
②温度太低。检查入流污水或混合液的温度是否明显降低，影响了硝化效果。解决对策可以有增加投运曝气池数量或提高混合液浓度ML VSS。
③入流TKN负荷太高。检查入流污水中的TKN浓度是否升高。如果升高，则应增加投运曝气池数量或者提高曝气池的MLVSS，并同时增大曝气量。
②由于生物硝化系低负荷或超低负荷工艺，活性污泥沉降速度太快，不能有效地捕集一些游离细小絮体，因此出水中携带针絮是不可避免的。控制针絮的有效措施是增大排泥，降低SRT，但这势必影响硝化效果，使出水NH3-N超标。
实际运行中，应首先权衡解决针絮问题重要还是保持高效硝化重要，再采取运行控制措施。
6）分析测量与记录
5/TKN变小时，由于硝化细菌比例增大，部分会脱离污泥絮体而处于游离状态，在二沉池内不易沉淀，导致出水混浊。综上所述，BOD
5/TKN太小时，虽硝化效率提高，但出水清澈度下降；而BOD
5/TKN太大时，虽清澈度提高，但硝化效率下降。因而，对某一生物硝化系统来说，存在一个最佳BOD
5/TKN值。很多处理厂的运行实践发现，BOD
现象一：硝化系统混合液的pH降低，硝化效率下降，出水NH3-N浓度升高。
其原因及解决对策如下：
①碱度不足。检查二沉池出水中的碱度，如果小于20mg/L，则可判定系碱度不足所致，应进行碱度核算，确定投碱量。
②入流污水中的酸性废水排放。检查入流污水的pH，如果太低，可说明有酸性废水排入，可采取石灰中和处理等临时措施，并同时加强上游污染源管理。
5/TKN越大，活性污泥中硝化细菌所占的比例越小，硝化速率NR也就越小，在同样运行条件下硝化效率就越低；反之，BOD
5/TKN越小，硝化效率越高。典型城市污水的BOD
5/TKN大约为5－6，此时活性污泥中硝化细菌的比例约为5％；如果污水的BOD
5/TKN增至9，则硝化菌比例将降至3%；如果BOD
5/TKN减至3，则硝化细菌的比例可高达9%。其次，BOD
有学者Hg主要表现为抑制生物大分子如蛋白质和核酸的合成,致突变效应,停止细胞分裂,抑制生物氧化及运动性。Pb可造成细胞膜损伤,破坏营养物质的运输。Cd致突变效应,导致DNA链断裂。高浓度Mn干扰细胞对Mg（Ⅱ）的运输。铜离子螯合巯基，干扰细胞蛋白质或酶的结合；六价铬通过细胞膜的硫酸盐通道进入细胞，细胞质内六价铬还原成三价铬时产生的氧化应激，造成蛋白质和DNA损伤。部分重金属对硝化的抑制作用效果大致如下：EC
50约为20mg/L。
5、硝化抑制剂
在农业上，通常会在氮肥中施加硝化抑制剂，以抑制肥料中的氮元素硝化损失肥效，这些硝化抑制剂对硝化过程均有明显的抑制作用，主要有：ATC（4-氨基-1,2,4-三唑）、叠氮化钾、2-氯-6-（三氯甲基）吡啶、2-氨基-4-氯-9-甲基吡啶、磺胺噻唑、双氰胺、硫脲-N-2，5-二氯苯丁二酰胺、4-氨基-1，2，3-三唑盐酸盐、脒基硫脲等。
5.03000
0.08～10200抑制生物硝化的一些有机物
有机物
苯胺
乙二胺
萘胺
芥子油
酚
甲基引哚
硫脲
氨基硫脲产生75%抑制时的浓度(mg/L)
1
1
1
1
5.6
7
0.076
0.18
抑制硝化的一些重金属和无机物浓度
种类
六价格
铜
铅
镁
镍
锌
氰化物
硫酸盐产生抑制的浓度(mg/L)
0.25
0.005～0.5
0.5
50
其原因及解决对策如下：
①污泥中毒。检查活性污泥的耗氧速率SOUR及硝化速率NR是否降低。
如果降低了太多，则确认污泥中毒，应寻找污水中毒物来源，强化上游污染源管理。
②污泥膨胀。诊断及控制对策参见1、（4）、2）。
现象四：二沉出水混浊并携带针状絮体。
其原因及解决对策如下：
①二沉出水混浊系由于活性污泥中硝化细菌比例太高所致，可适当提高BOD5/TKN值，但以不影响硝化效果为宜。
5/TKN值最佳范围为2~3。
六、pH和碱度对硝化的影响
硝化细菌对pH反应很敏感，在PH为8~9的范围内，其生物活性最强，当PH＜6.0或＞9.6时，硝化菌的生物活性将受到抑制并趋于停止。在生物硝化系统中，应尽量控制混合液的pH大于7.0，当pH＜7.0时，硝化速率将明显下降。
当pH＜6.5时，则必须向污水中加碱。
⑤NR：定期测混合液的硝化速率NR。每周1次，或根据工艺调控需要，随时测量。
50：半数效应浓度，引起受试对象50%个体产生一种特定效应的药物剂量。
IC
50:半数抑制浓度，一种药物能将细胞生长、病毒复制等抑制50%所需的浓度。
4、苯酚
苯酚对硝化有抑制作用,该抑制属非竞争性抑制,是可逆的。苯酚2,4-二氯酚共存时产生叠加抑制效应。多位学者研究均表明，苯酚对硝化反应的半数抑制率，即IC
一般情况下，将每克NH
3-N转化成NO
3—-N约需氧4.57g，对于典型的城市污水，生物硝化系统的实际供氧量一般较传统活性污泥工艺高50%以上，具体取决于进水中的TKN浓度。
四、硝化速率
生物硝化系统一个专门的工艺参数是硝化速率，系指单位重量的活性污泥每天转化的氨氮量，一般用NR表示，单位一般为gNH
0.25
0.08～0.5
0.34
500
第二部分其他硝化反应影响因素
一、污泥负荷F/M和泥龄SRT
生物硝化属低负荷工艺，F/M一般都在0.15 kgBOD/(kgMLVSS·d)以下。负荷越低，硝化进行得越充分，NH
3-N向NO
3—-N转化的效率就越高。有时为了使出水NH
3-N非常低，甚至采用F/M为0.05kgBOD/(kgMLVSS·d)的超低负荷。
九、影响硝化细菌生长和硝化效率的化学物质
1、无机氮类化合物
①主要是游离氨（FA）：游离氨的抑制作用对2类硝化细菌是不同的,对亚硝酸菌，F A的抑制质量度范围是10一150 m g / L ,而对硝酸菌,这个范围仅仅为
0.1一1.0 m g / L。
②游离态的亚硝酸：在水中亚硝酸根以游离态和离子态两种形式存在。游离态的亚硝酸是硝化细菌的主要基质，同时也是亚硝酸盐氧化菌的抑制剂。游离态的亚硝酸对氨氧化细菌、亚硝酸盐氧化菌的生长、繁殖均具有一定的毒性，游离态的亚硝酸对亚硝酸细菌的抑制浓度为0.06 mgN/ L，对硝酸细菌也有抑制作用，抑制浓度为2.8mgN/ L。相对于亚硝化细菌，硝化细菌有更强的适应性。
与低负荷相对应，生物硝化系统的泥龄SRT一般较长，这主要是因为硝化细菌增殖速度较慢，世代期长，如果不保证足够长的SRT，硝化细菌就培养不起来，也就得不到硝化效果。实际运行中，SRT控制在多少，取决于温度等因素。但一般情况下，要得到理想的硝化效果，SRT至少应在15d以上。