前幾天有個網(wǎng)友跟我感慨說，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，比如說脫氮過程為啥設(shè)置內(nèi)回流？可不可以不要？
這給我提供了一個非常好的思路，可能很多人對脫氮生物工藝運營控制什么的很熟悉，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(zhuǎn)化是靠4個作用來完成的。同化作用 就是微生物將氮轉(zhuǎn)化為自身細胞的組成部分，最后可以通過剩余污泥排出。氨化作用 是將有機氮轉(zhuǎn)化為氨氮，通過反應式可以看出這一過程有2個特點，一是需要氧氣；二是由于氨化菌是異養(yǎng)菌，所以整個過程都會消耗有機物。
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，我就不說了。
這一過程的特點有2個，一個是消耗氧氣，第二個是消耗堿度（因為產(chǎn)物中有H+，為了維持系統(tǒng)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。
在這個過程中，上一步產(chǎn)生的亞硝酸氮和硝酸氮被還原為氮氣。這一過程的特點有3個，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，三是會產(chǎn)生堿度。
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接下來我們來看污水處理中是怎么進行生物脫氮的。
根據(jù)上面的脫氮原理，有科學家提出了三級生物脫氮工藝，如圖所示。
簡單粗暴，氨化階段給你上一個反應器，順便還去除有機物；
硝化階段再給你一個反應器，正好把上一個反應池中產(chǎn)生的氨氮轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮；完了以后該反硝化了，好的，我們再來一個反應器，繼續(xù)把上一個池子中的硝態(tài)氮搞成氮氣。第一個反應器的氨化過程和第二個反應器的硝化過程，它倆都是需要氧氣的。于是我們的前輩靈機一動，把它倆合二為一，結(jié)果就出現(xiàn)了下面的兩級生物脫氮工藝。這樣就變成單級生物脫氮系統(tǒng)，又輕松節(jié)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行氨化作用的同時，消耗了有機物。可是后邊兒的反應器在進行反硝化時，它又要往里加有機物。再來，前邊兒的反應器中，我們要往里加堿度來中和H+（硝化細菌比較嬌貴，需要對pH嚴格控制）。可是到了后邊兒，反硝化過程中又會產(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(tǒng)的最前端。讓原水中的有機物先參與反硝化過程，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；再有反硝化過程產(chǎn)生的堿度，可以直接補充給硝化過程，簡直是一石好幾鳥。
可能這里就有人疑惑了，反硝化過程設(shè)在最前邊兒怎么能行呢？
畢竟反硝化過程是要硝態(tài)氮參與反應的，但是進水的氮它可不是硝態(tài)氮啊。這個問題也很好解決，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(nèi)回流。
