簡述生物硝化

　　硝化細菌是一類好氧性細菌，包括亞硝酸菌和硝酸菌。生活在有氧的水中或砂層中，在氮循環水質凈化過程中扮演著很重要的角色。以下是小編為大家整理的簡述生物硝化，供大家參考借鑒，希望可以幫助到有需要的朋友。

　　資料1：

　　硝化與反硝化

　　利用好氧顆粒污泥實現同步硝化反硝化

　　1、生物脫氮與同步硝化反硝化

　　在生物脫氮過程中，廢水中的氨氮首先被硝化菌在好氧條件下氧化為NO-X，然后NO-X在缺氧條件下被反硝化菌還原為N2(反硝化)。

　　硝化和反硝化既可在活性污泥反應器中進行，又可在生物膜反應器中進行，目前應用最多的還是活性污泥法。硝化菌和反硝化菌處在同一活性污泥中，由于硝化菌的好氧和自養特性與反硝化菌的缺氧和異養特性明顯不同，脫氮過程通常需在兩個反應器中獨立進行(如

　　Bardenpho、UCT、雙溝式氧化溝工藝等)或在一個反應器中順次進行(如SBR)。當混合污泥進入缺氧池(或處于缺氧狀態)時，反硝化菌工作，硝化菌處于抑制狀態；當混合污泥進入好氧池(或處于好氧狀態)時情況則相反。顯然，如果能在同一反應器中使同一污泥中的兩類不同性質的菌群(硝化菌和反硝化菌)同時工作，形成同步硝化反硝化(SimultaneousNitrificationDenitrification簡稱SND)，則活性污泥法的脫氮工藝將更加簡化而效能卻大為提高。此外從工程的角度看，硝化和反硝化在兩個反應器中獨立進行或在同一個反應器中順次進行時，反硝化過程的產堿會導致OH-積累而引起PH值升高，將影響上述兩階段反應過程的反應速度，這在高氨氮廢水脫氮時表現得更為明顯。但對SND工藝而言，反硝化產生的OH-可就地中和硝化產生的H+，減少了PH值的波動，從而使兩個生物反應過程同時受益，提高了反應效率。

　　2、實現同步硝化反硝化的途徑

　　由于硝化菌的好氧特性，有可能在曝氣池中實現SND。實際上，很早以前人們就發現了曝氣池中氮的非同化損失(其損失量隨控制條件的不同約在10%～20%左右)，對SND的研究也主要圍繞著氮的損失途徑來進行，希望在不影響硝化效果的情況下提高曝氣池的脫氮效率。

　　①利用某些微生物種群在好氧條件下具有反硝化的特性來實現SND。研究結果表明，Thiosphaera、Pseadonmonasnautica、Comamonossp.等微生物在好氧條件下可利用NOX-N進行反硝化。如果

　　將硝化菌和反硝化菌置于同一反應器(曝氣池)內混合培養，則可達到單個反應器的同步硝化反硝化。盡管這些微生物的純培養結果令人滿意，但目前普遍認為離實際應用尚有距離，主要原因是實際污泥中這些菌群所占份額太小。

　　②利用好氧活性污泥絮體中的缺氧區來實現SND。通常曝氣池中的DO維持在1～2mg/L，活性污泥大小具有一定的尺度，由于擴散梯度的存在，在污泥顆粒的內部可能存在著一個缺氧區，從而形成有利于反硝化的微環境。以往對曝氣池中氮的損失主要以此解釋，并被廣泛接受。如果污泥顆粒內部厭氧區增大，反硝化效率就相應提高。

　　大量研究結果表明，活性污泥的SND主要是由污泥絮體內部缺氧產生。要實現高效率的SND，關鍵是如何在曝氣條件下(不影響硝化效果)增大活性污泥顆粒內部的缺氧區以實現反硝化。要達到這一目

　　的，有兩種途徑可供選擇，即減小曝氣池內混合液的DO濃度和提高活性污泥顆粒的尺度。

　　降低曝氣池的DO濃度，即減小了O2的擴散推動力，可在不改變

　　污泥顆粒尺度的條件下在其內部形成較大的缺氧區。丹麥BioBalance公司發明的SymBio工藝即建立在此理論基礎之上(曝氣池DO維持在1mg/L以下)，但在低DO濃度下硝化菌的活性將會降低，且極易形成諸如Sphaeroticulenatans/1701和H.Hydrossis之類的絲狀菌膨脹。因此，提高SND活性污泥顆粒的尺度，在不影響硝化效率的前提下達到高效的SND可能是最佳選擇。然而，由于曝氣池中氣泡的劇烈擾動作用，活性污泥顆粒在曝氣條件下很難長大，因此限制了活性污泥法SND效率的提高。

　　實現活性污泥法的高效同步硝化反硝化，必須在曝氣狀態下滿足以下兩個條件：

　　①入流中的碳源應盡可能少地被好氧氧化；

　　②曝氣池內應維持較大尺度的活性污泥。

　　在連續流好氧條件下硝化發生在碳氧化之后，入流中的碳源被碳氧化或合成為細胞物質，只有當BOD濃度處于較低水平時硝化過程才開始。此時，即使污泥尺度較大也能形成有利于反硝化的微環境，但外源碳已消耗殆盡，只能利用內源碳進行反硝化，而內源水平反硝化的反應速率小，因此SND效率就低。在非連續條件下微生物的代謝模式則截然不同，入流中的碳源可在很短的時間內被微生物大量吸收，并以聚合物或原始基質的形態儲藏于體內，從而使曝氣池中的碳源濃

　　度迅速降低，為硝化創造良好條件。如果顆粒污泥較大，形成有利于反硝化的微環境，則微生物可利用預先儲存的基質進行反硝化。由于反硝化處在基質水平，反硝化的速度快，SND效率就高。

　　3、好氧顆粒污泥的培養

　　活性污泥工藝的運行好壞主要依賴于反應器中形成污泥的質量。最新研究結果表明，在活性污泥反應器中創造一定條件可培養出高活性的SND顆粒污泥，其顆粒尺度在500μm左右，具有良好的沉淀性能和較高的SND速率。

　　根據目前普遍接受的污泥絮體理論及在曝氣池中通常觀測到的污泥顆粒大小(約為100μm)可知，在某些特定條件下污泥顆粒的緊密層可進一步增大，進而形成SND顆粒污泥。另有研究結果表明，在反硝化條件下活性污泥絮體能形成性能優良的顆粒污泥。

　　以往認為在曝氣池中由于水流紊動劇烈、剪切力較大，污泥顆粒尺度在達到100μm后就很難增大了。采用微氧電極對DO在顆粒內部擴散的研究結果表明，當DO為1～2mg/L時，O2在污泥顆粒內的擴

　　散深度約為100μm，因此在單純的碳氧化曝氣池中的污泥尺度若再增大，內部將進入厭氧狀態。目前對如何在曝氣池中提高活性污泥尺度的研究報道還較少，最近Morgeoth采用厭氧顆粒污泥培養中的水力篩分法，以碳源為基質在USB反應器內培養出好氧顆粒污泥，其顆粒尺度可達1～3mm，具有優良的沉淀性能。但由于曝氣池中O2的供給是限制因素，當顆粒變大后其平均活性并不高(內部大量污泥處于厭氧狀態)，且隨著運行時間的延長，污泥活性可能進一步退化。

　　在SBR系統中采用縮短沉降時間可截留住那些具有較高沉速的生物顆粒，培養出的顆粒污泥可達3.3mm(也有僅為0.3～0.5mm的)，其中幾乎不含絲狀菌，全部由細菌組成。顆粒化不是由微生物種類決定的，而是與操作條件有關，曝氣池中的攪動強度或混合程度及曝氣產生的剪切力對顆粒污泥的形成都有較大影響。好氧顆粒污泥的形成機制目前還不完全清楚。在SBR反應器中，DO保持在0.7～1.0mg/L時運行一個月可基本完成顆粒化，且COD、NH3-N、TN去除率高達95%、

　　95%、60%，顆粒中無絲狀菌，SVI為80～100mL/g，SS為4～4.5g/L。好氧顆粒污泥在顯微鏡和曝氣狀態下都可觀察到，其活性即使在DO＜1mg/L時也很高，有機物和氨氮負荷可達1.5kgCOD/(m3?d)和0.18kgNH3-N/(m3?d)。

　　可形成好氧顆粒污泥的微生物不僅僅局限于甲烷菌，人們觀察到酸化菌、硝化菌、反硝化菌及好氧異養菌也能形成顆粒污泥。好氧顆粒污泥主要由桿菌組成，無絲狀菌。這些都是在連續運行操作中發現的，目前在SBR系統中也有發現(由于顆粒污泥的快速沉降還可有效縮短沉降時間)。

　　資料2：

　　培養硝化細菌的方法

　　水族箱過濾器只具備物理過濾和化學過濾的功能，而降解水中毒素的硝化細菌并未繁殖起來，需要在過濾系統開始運轉后逐漸進行培養。若想盡快放入觀賞魚，就需要采取措施加快培養硝化細菌的進度。通常有以下幾種快速培養硝化細菌的方法：

　　(1)利用舊濾材或濾砂移植硝化細菌飼養過觀賞魚的舊水族箱中濾材或底砂上都附著大量的硝化細菌，若能將舊濾材或濾砂移入新設立的水族箱引入菌種，可大大促進硝化細菌繁殖的速度，至少節約一半的培養時間。

　　(2)利用污染源刺激硝化細菌的繁殖在引入菌種后，要配合過濾、充氣促進水流循環，并在水族箱中放入4～5個新鮮的去殼蛤蜊或蝦，利用肉質腐爛生成的毒素作為硝化細菌的營養，刺激菌種大量繁殖。還可以購買一些小型易養的實驗魚，放入幾條，利用它們的排泄廢物、食物碎屑提供有機物廢料，促進硝化細菌的繁殖。

　　(3)添加人造硝化細菌目前市售的人造硝化細菌，有液態、粉末狀、干燥孢子化等不同類型，可以滿足觀賞魚愛好者迫切盡快飼養的要求。

　　培養生物過濾系統的要點

　　在進行水族箱生物過濾系統培養時，要掌握以下幾個要點：

　　(1)不宜頻繁換水 大量的換水，容易破壞水族箱中硝化細菌的繁殖，使附著于底砂濾材中的硝化細菌隨換水大量散失，同時水質的頻繁改變也無法維持硝化細菌繁殖的適宜pH值，因此換水不必過勤，1～2個月換20％的水即可。

　　(2)正確清洗濾材 經過長期飼養，過濾系統的濾材上會附著大量硝化細菌，但同時也會積累許多雜質污物，需定期清洗。清洗時，用原水族箱的海水將濾材輕輕擠壓揉搓，千萬不能用自來水沖洗或使用洗滌劑等化學物質。

　　(3)漸次追加觀賞魚 剛設立的新缸要逐漸增加觀賞魚數量，不可一次放入過多，以免大量的殘餌和排泄物產生的毒素超過硝化細菌氧化分解的能力，造成水質污染和觀賞魚死亡。

　　(4)慎用治療藥物 觀賞魚生病需要治療時，最好能隔離治療。因為預防和治療魚病的消毒劑、抗生素等藥物，不同程度地對硝化細菌的活力有所影響。即使在原缸中治療，治療完畢后，也要及時利用活性炭吸附殘留藥物或進行換水，以降低藥物濃度，并重新添加人工硝化細菌，維持硝化細菌群落的穩定。

　　家庭如何培養硝化細菌

　　在新魚缸中放入幾只死蝦，過幾天再撈出，能夠很快的培養出硝化細菌。這種方法就是使水質受到污染，水體中充滿許多硝化細菌的食物，使它快速生長繁殖。就是這樣培養的，但要注意的是，放的蝦仁不用取出，蝦仁自己會被細菌費解掉的，等到水混之后，再放消化細菌，幾天后你就會發現水變清澈，第一次不要等水太清澈，再放一次蝦仁，又會出現蝦仁被分解，水混，水清澈的過程，反復幾次就好了，要提醒你的是，蝦仁量要一次比一次的多，中途不要放活性炭和開蛋白器，最后一次的時候要把水養清澈后在放魚并且放硝化細菌和開蛋白器2天～3天凈化，中途你可以根據情況添加幾次硝化細菌，如果你第一次進去量比較大，那你養水的時間養長，同時污染量也要重，最后就是在放蝦仁的時候要把殼取掉，只有嫩肉硝化細菌才會分解的快，這樣重復了4次，用時1個多月，最后一次放了一大堆蝦仁，水變得象牛奶一樣渾濁，但1天后就變清，2天后變清澈，這說明已經有大量細菌在工作，只要不超過這堆蝦仁的十分之一的污染量就不會死魚，所以第一次就可以進很多魚來闖缸。

　　裸缸建立生態缸的簡單步驟

　　1、建缸初期有可能引入有機物過多引起初期氨及亞硝酸鹽濃度過高，新手在無檢測手段的情況下，容易導致闖缸魚犧牲；

　　2、操作過程過于復雜，增加不可控因素，新手難以掌握，難以安全實現良好效果；

　　3、有些步驟可以省略，而且省略后并不影響最終效果。

　　以100升水的水族箱為例。

　　一、開缸前的準備：

　　設備：水族箱(廢話)、外濾桶(其它能容納玻璃環的過濾器也可以)、打氧泵(包括軟管及沙頭等)、底砂(可以取消)。

　　藥劑：喜瑞去銨及亞硝酸離子液(簡稱硝化細菌，亞峰商城有售)。

　　闖缸魚：廉價的健康的清潔工作魚、飼料魚等。

　　外濾桶的濾材設置(按水流方向)：

　　1、粗濾棉(兩層)，主要作用是進行物理預過濾，如果包在外濾桶的進水口外，則更便于更換；

　　2、生化棉，主要作用是培養分解有機物的消化細菌，能提高水質澄清度；

　　3、玻璃環，一般情況下，玻璃環體積要占全缸水體積的3～5%，主要作用是培養硝化細菌，以保證水質無毒性；

　　4、粗濾棉(一層)，主要作用是物理過濾，打散、吸附細菌的代謝廢物。

　　其它種類的過濾設備可參照上述外濾桶進行設置。

　　二、開缸過程：

　　第一天，安裝設備——注水——鋪砂(5cm左右厚度，或不鋪砂)——運轉設備——檢查是否有漏水之處，以及設備安裝是否有問題。

　　第二天，排水再重新注水(經過曝氣處理后的自來水即可)——運轉設備(過濾及打氧設備，從此不再關閉)——加入狀態健康、體質健壯的闖缸魚，按說明加入硝化細菌。(其后連續十天，按說明繼續補充硝化細菌)

　　第七天左右，據了解一些高手開缸的經驗，此時分解NH3/NH4的亞硝酸菌已經初步建立，但硝酸菌還未能跟上步伐，此時水體內NO2的含量會出現峰值，闖缸魚容易出現不適。如果此時闖缸魚無任何異常，進食活躍，則可在第十天起逐日繼續增加闖缸魚的數量，并逐漸增加投喂量。

　　一個月后，生化系統就基本穩定下來了，可以考慮加入貴價主力魚了。

　　三、日常維護：

　　定時換水(每周換三分之一到五分之一)，換水周期可逐漸加長，換水量可逐漸減少，以不出現褐藻為限。換入的水如果是自來水，要經過24小時的打氣，以去除自來水中的余氯，減少對硝化系統及魚的傷害。

　　定量定時喂食，不要讓魚吃得過飽，不要留殘餌。

　　四、注意事項：

　　a、加入闖缸魚后，如果出現異常，則盡快換水(部分換水)。

　　b、過濾及打氧設備盡量不要中斷運轉。

　　c、過濾桶中的玻璃環總體積要達到全缸水體積的3～5%；

　　d、水體含氧量與生物過濾效率相關，在不影響觀賞的前提下，可增加打氧。

　　e、硝化細菌建議選擇進口名牌的，國產雜牌的不如不用。(個人意見)

　　f、過濾系統的物理過濾及生物過濾，僅能保證水質的清澈及無毒性。對于具體魚種而言，水溫、PH值、硬度都是影響的重要因素。建議參考具體資料，對此進行相應調整。

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