前幾天有個(gè)網(wǎng)友跟我感慨說(shuō)，入行挺多年，對于水處理的認知還很少，有些工藝的原理理解的也不很透徹，比如說(shuō)脫氮過(guò)程為啥設置內回流？可不可以不要？
這給我提供了一個(gè)非常好的思路，可能很多人對脫氮生物工藝運營(yíng)控制什么的很熟悉，但是具體為啥那么做并不知道，今天就來(lái)聊一聊生物脫氮工藝。
首先我們先要看懂生物脫氮的原理。在污水生物處理中，氮元素的轉化是靠4個(gè)作用來(lái)完成的。同化作用 就是微生物將氮轉化為自身細胞的組成部分，最后可以通過(guò)剩余污泥排出。氨化作用 是將有機氮轉化為氨氮，通過(guò)反應式可以看出這一過(guò)程有2個(gè)特點(diǎn)，一是需要氧氣；二是由于氨化菌是異養菌，所以整個(gè)過(guò)程都會(huì )消耗有機物。
硝化作用 分兩步，先是將氨氮氧化為亞硝酸氮，再將亞硝酸氮氧化為硝酸氮，這里面涉及到兩種細菌，但這不是重點(diǎn)，我就不說(shuō)了。
這一過(guò)程的特點(diǎn)有2個(gè)，一個(gè)是消耗氧氣，第二個(gè)是消耗堿度（因為產(chǎn)物中有H+，為了維持系統的pH需要添加堿度）。
反硝化作用 生物脫氮的最后一步，就是反硝化。
在這個(gè)過(guò)程中，上一步產(chǎn)生的亞硝酸氮和硝酸氮被還原為氮氣。這一過(guò)程的特點(diǎn)有3個(gè)，一是需要控制嚴格的缺氧條件，二是需要碳源作為電子供體參與反應，三是會(huì )產(chǎn)生堿度。
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接下來(lái)我們來(lái)看污水處理中是怎么進(jìn)行生物脫氮的。
根據上面的脫氮原理，有科學(xué)家提出了三級生物脫氮工藝，如圖所示。
簡(jiǎn)單粗暴，氨化階段給你上一個(gè)反應器，順便還去除有機物；
硝化階段再給你一個(gè)反應器，正好把上一個(gè)反應池中產(chǎn)生的氨氮轉化成硝態(tài)氮；完了以后該反硝化了，好的，我們再來(lái)一個(gè)反應器，繼續把上一個(gè)池子中的硝態(tài)氮搞成氮氣。不知道大家發(fā)現問(wèn)題沒(méi)。第一個(gè)反應器的氨化過(guò)程和第二個(gè)反應器的硝化過(guò)程，它倆都是需要氧氣的。于是我們的前輩靈機一動(dòng)，把它倆合二為一，結果就出現了下面的兩級生物脫氮工藝。后來(lái)覺(jué)得沉淀池1放在那里也沒(méi)啥必要，就給去掉了。這樣就變成單級生物脫氮系統，又輕松節省一筆費用，這里就不放單級的圖了，大家可以自行腦補。
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首先前邊兒的反應器進(jìn)行氨化作用的同時(shí)，消耗了有機物。可是后邊兒的反應器在進(jìn)行反硝化時(shí)，它又要往里加有機物。再來(lái)，前邊兒的反應器中，我們要往里加堿度來(lái)中和H+（硝化細菌比較嬌貴，需要對pH嚴格控制）。可是到了后邊兒，反硝化過(guò)程中又會(huì )產(chǎn)生堿度。所以，我們機智的前輩又想到了改良的辦法，那就是將反硝化反應器放在系統的最前端。讓原水中的有機物先參與反硝化過(guò)程，這樣既可以省去額外投加碳源的費用，還幫好氧池去除了一部分有機物，又減少了一部分曝氣的費用；再有反硝化過(guò)程產(chǎn)生的堿度，可以直接補充給硝化過(guò)程，簡(jiǎn)直是一石好幾鳥(niǎo)。
可能這里就有人疑惑了，反硝化過(guò)程設在最前邊兒怎么能行呢？
畢竟反硝化過(guò)程是要硝態(tài)氮參與反應的，但是進(jìn)水的氮它可不是硝態(tài)氮啊。這個(gè)問(wèn)題也很好解決，只需要把硝化反應產(chǎn)生的硝態(tài)氮回流到反硝化池就可以了。這是脫氮工藝中很關(guān)鍵的一步，叫做硝化液的回流，也叫做內回流。
