影响生物脱氮的主要因素

1. 酸碱度（pH值）

大量研究表明，氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的适宜的pH分别为7.0～8.5和6.0～7.5，当pH值低于6.0或高于9.6时，硝化反应停止。硝化细菌经过一段时间驯化后，可在低pH值（5.5）的条件下进行，但pH值突然降低，则会使硝化反应速度骤降，待pH值升高恢复后，硝化反应也会随之恢复。

反硝化细菌最适宜的pH值为7.0～8.5，在这个pH值下反硝化速率较高，当pH值低于6.0或高于8.5时，反硝化速率将明显降低。此外pH值还影响反硝化最终产物，pH值超过7.3时终产物为氮气，低于7.3时终产物是N₂O。

硝化过程消耗废水中的碱度会使废水的pH值下降（每氧化1g NH₃-N将消耗7.14g碱度，以CaCO₃计）。相反，反硝化过程则会产生一定量的碱度使pH值上升（每反硝化1g NO₃⁻-N将产生3.57g碱度，以CaCO₃计）。但是由于硝化反应和反硝化过程是序列进行的，也就是说反硝化阶段产生的碱度并不能弥补硝化阶段所消耗的碱度。因此，为使脱氮系统处于最佳状态，应及时调整pH值。

2. 温度（T）

硝化反应适宜的温度范围为5～35℃，在5～35℃范围内，反应速度随温度升高而加快，当温度小于5℃时，硝化菌完全停止活动；在同时去除COD和硝化反应体系中，温度小于15℃时，硝化反应速度会迅速降低，对硝酸菌的抑制会更加强烈。

反硝化反应适宜的温度是15～30℃，当温度低于10℃时，反硝化作用停止，当温度高于30℃时，反硝化速率也开始下降。有研究表明，温度对反硝化速率的影响取与反应设备的类型、负荷率的高低都有直接的关系，不同碳源条件下，不同温度对反硝化速率的影响也不同。

3. 溶解氧（DO）

在好氧条件下硝化反应才能进行，溶解氧浓度不但影响硝化反应速率，而且影响其代谢产物。为满足正常的硝化反应，在活性污泥中，溶解氧的浓度至少要有2mg/L，一般应在2～3mg/L，生物膜法则应大于3mg/L。当溶解氧的浓度低于0.5～0.7mg/L时，硝化反应过程将受到限制。

传统的反硝化过程需在较为严格的缺氧条件下进行，因为氧会同竞争电子供体，且会抑制微生物对硝酸盐还原酶的合成及其活性。但是，在一般情况下，活性污泥生物絮凝体内存在缺氧区，曝气池内即使存在一定的溶解氧，反硝化作用也能进行。研究表明，要获得较好的反硝化效果，对于活性污泥系统，反硝化过程中混合液的溶解氧浓度应控制在0.5mg/L以下；对于生物膜系统，溶解氧需保持在1.5mg/L以下。

4. 碳氮比（C/N）

在脱氮过程中，C/N将影响活性污泥中硝化菌所占的比例。因为硝化菌为自养型微生物，代谢过程不需要有机质，所以污水中的BOD₅/TKN越小，即BOD₅的浓度越低硝化菌所占的比例越大，硝化反应越容易进行。硝化反应的一般要求是BOD₅/TKN＞5，COD/TKN＞8。

下表是Grady C.P.L.Jr推荐的不同的C/N对脱氮的效果的影响：

氨氮是硝化作用的主要基质，应保持一定的浓度，但氨氮浓度超过100～200mg/L时，会对硝化反应起抑制作用，其抑制程度随着氨氮浓度的增加而增加。

反硝化过程需要有足够的有机碳源，但是碳源种类不同亦会影响反硝化速率。反硝化碳源可以分为三类：第一类是易于生物降解的溶解性的有机物；第二类是可慢速降解的有机物；第三类是细胞物质，细菌利用细胞成分进行内源硝化。在三类物质中，第一类有机物作为碳源的反应速率最快，第三类最慢。

有研究认为，废水中BOD₅/TKN≥4～6时，可以认为碳源充足，不必外加碳源。

5. 污泥龄（SRT）

污泥龄（生物固体的停留时间）是废水硝化管理的控制目标。为了使硝化菌菌群能在连续流的系统中生存下来，系统的SRT必须大于自养型硝化菌的比生长速率，泥龄过短会导致硝化细菌的流失或硝化速率的降低。在实际的脱氮工程中，一般选用的污泥龄应大于实际的SRT。有研究表明，对于活性污泥法脱氮，污泥龄一般不低于15d。污泥龄较长可以增加微生物的硝化能力，减轻有毒物质的抑制作用，但也会降低污泥活性。

6. 循环比（R）

内循环回流的作用是向反硝化反应器内提供硝态氮，使其作为反硝化作用的电子受体，从而达到脱氮的目的，循环比不但影响脱氮的效果，而且影响整个系统的动力消耗，是一项重要的参数。循环比的取值与要求达到的效果以及反应器类型有关。有数据表明，循环比在50%以下，脱氮率很低；脱氮率在200%以下，脱氮率随循环比升高而显著上升；循环比高于200%以后，脱氮效率提高较缓慢。一般情况下，对低氨氮浓度的废水，回流比在200%～300%最为经济。

7. 氧化还原电位（ORP）

在理论上，缺氧段和厌氧段的DO均为零，因此很难用DO描述。据研究，厌氧段ORP值一般在－160～－200mV之间，好氧段ORP值一般在+180mV左右，缺氧段的ORP值在－50～－110mV之间，因此可以用ORP作为脱氮运行的控制参数。

8. 抑制性物质

某些有机物和一些重金属、氰化物、硫及衍生物、游离氨等有害物质在达到一定浓度时会抑制硝化反应的正常进行。游离氨的抑制允许浓度：亚硝酸（Nitrosomonas）为10～150mg/L，硝酸盐（Nitrobacter）为0.1～1mg/L。有机物抑制硝化反应的主要原因：一是有机物浓度过高时，硝化过程中的异养微生物浓度会大大超过硝化菌的浓度，从而使硝化菌不能获得足够的氧而影响硝化速率；二是某些有机物对硝化菌具有直接的毒害或抑制作用。

9. 其他因素影响

生物脱氮系统涉及厌氧和缺氧过程，不需要供氧，但必须使污泥处于悬浮状态，搅拌是必需的，搅拌所需的功率对竖向搅拌器一般为12～16W/m³，对水平搅拌器一般为8W/m³。

10. 生物脱氮过程中氮素的转化条件

生物脱氮过程包括氨氧化、亚硝化、硝化及反硝化，有机物降解碳化过程亦伴随着这些过程同时完成。综合考虑各项因素（如菌种及其增值速度、溶解氧、pH值、温度、负荷等）可有效减化和改善生物脱氮的总体过程。

江西中跃环保科技有限公司（位于江西九江，主营一体化污水处理设备）在承接新建或提标改造（脱氮达标）项目时，可根据上述10大影响因素提供针对性的工艺设计、设备配套与运行优化服务：

一、pH精准调控系统

• 硝化段碱度消耗：每氧化1g NH₃-N消耗7.14g CaCO₃碱度，设计时需核算原水碱度缺口，不足部分通过加药补充；

• 反硝化段碱度产生：每反硝化1g NO₃⁻-N产生3.57g CaCO₃碱度，可在一定程度上补偿系统酸度；

• 设备配套：提供pH在线监测仪＋液碱（NaOH 30%）加药装置（PE储罐＋搅拌机＋计量泵＋液位保护），或石灰乳（Ca(OH)₂）投加系统，与pH在线仪联动，将好氧池pH稳定在7.0～8.5；

• 反硝化pH控制：将缺氧区pH维持在7.0～8.5，确保终产物为N₂（pH＞7.3），避免产生N₂O温室气体（pH＜7.3）；

• 提供酸碱中和池（pH回调）作为末端保障，确保出水pH＝6～9达标排放。

二、温度控制与保温系统

• 提供不锈钢热水盘管（80～90℃热水循环）或自限温电伴热带（15～30W/m），根据温度传感器自动启停，控制生化池水温≥12～15℃（冬季）；

• 配套PT100温度传感器＋4～20mA变送器＋PLC控制柜，温度超限自动报警并启动加热/伴热系统；

• 九江地区冬季需特别注意水温＜15℃时硝化速率骤降，建议提前提高MLSS、检查保温、加大排泥频次、储备应急菌种。

三、DO精准控制系统

• 提供微孔刚玉/EPDM曝气盘/管、硅胶橡胶管式曝气管，氧利用率25%～30%，配套DO在线仪＋变频风机PID联动，将好氧池DO稳定控制在2～4mg/L；

• 反硝化段提供低速潜水搅拌机（竖向12～16W/m³或水平8W/m³）确保污泥处于悬浮状态，同时严格控制DO＜0.5mg/L。