干貨分享 | 什么是內(nèi)回流？

水處理網(wǎng)訊:在污水處理的生物脫氮工藝中，為了保證生物系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，工藝中有很多控制參數(shù)，其中比較常用的有污泥齡，溫度，溶解氧，污泥濃度，內(nèi)回流等。內(nèi)回流是污水生物處理工藝中是否具有脫氮功能的最重要的一個(gè)區(qū)別性的特征，對(duì)內(nèi)回流的精準(zhǔn)控制，是微生物脫氮的保障條件，今天這一期我們就來(lái)聊聊內(nèi)回流。

在一些污水廠的運(yùn)行人員中，對(duì)生物脫氮工藝的內(nèi)回流的理解不是很深入，認(rèn)為內(nèi)回流就是一個(gè)比例關(guān)系，而且感覺內(nèi)回流從好氧末端回到缺氧段，從工藝流程上來(lái)看，感覺就是一個(gè)毫無(wú)用處的消耗電力的過(guò)程。在工藝管理的巡視檢查上，并沒有引起足夠的重視。特別是內(nèi)回流在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行循環(huán)，不像外回流一旦停運(yùn)，曝氣池內(nèi)的活性污泥濃度急速下降，表面會(huì)產(chǎn)生大量的低濃度白色泡沫，導(dǎo)致污水處理指標(biāo)快速超標(biāo)。內(nèi)回流泵即使停運(yùn)，特別是很多內(nèi)回流泵現(xiàn)在采用的穿墻泵，停運(yùn)后從生物池表觀上看不出任何的區(qū)別，巡視人員也往往會(huì)忽略內(nèi)回流的作用。隨著污水廠對(duì)總磷總氮的要求，生物脫氮工藝的運(yùn)行大面積在污水廠中開展起來(lái)，很多污水廠都把總氮工藝控制重點(diǎn)放在了碳源投加上，把碳源當(dāng)成化學(xué)藥劑來(lái)進(jìn)行對(duì)待，簡(jiǎn)單的認(rèn)為碳源就是去除總氮的靈丹妙藥，不斷地增加碳源投加量，而忽略了生物脫氮工藝的其他控制點(diǎn)，比如內(nèi)回流。在污水廠生物脫氮工藝的大量開展的現(xiàn)狀下，認(rèn)真了解內(nèi)回流的來(lái)龍去脈，是控制好生物脫氮工藝的前提。

在公眾號(hào)前面的文章里，針對(duì)生物脫氮的工藝我們進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，在很多內(nèi)容中也對(duì)內(nèi)回流進(jìn)行了深入的探討，但是一直沒有單獨(dú)的把內(nèi)回流列出來(lái)進(jìn)行探討，因此公眾號(hào)將針對(duì)內(nèi)回流進(jìn)行一次深入的探討。

要深入的了解內(nèi)回流的作用，就需要再次回到生物脫氮的工藝上來(lái)，生物脫氮的過(guò)程是由三部分組成的，分別是：

① 氨化（ammonification）：污水中的含氮有機(jī)物，在生物處理過(guò)程中被好氧或厭氧異養(yǎng)型微生物氧化分解為氨氮的過(guò)程；

加氧脫氨基反應(yīng)式為：

RCHNH2COOH+O2→RCOOH+CO2+NH3

水解脫氨基反應(yīng)式為：

RCHNH2COOH+H2O→RCHOHCOOH+NH3

在生活污水中的有機(jī)氮被水解或加氧后，產(chǎn)生的氨（NH３）溶于水后，生成污水中的氨氮NH４－N。

② 硝化（nitrification）：污水中的氨氮（NH4+－N）在硝化菌（好氧自養(yǎng)型微生物）的作用下被轉(zhuǎn)化為NO2-和進(jìn)一步的NO3-的過(guò)程；

亞硝化反應(yīng)式：

NH4++1.5O2→NO2-+H2O+2H+

硝化反應(yīng)式：

NO2-+0.5O2→NO3-

總反應(yīng)式：

NH4++2O2→NO3-+H2O+2H+

上述反應(yīng)式中，我們對(duì)硝化菌的增殖，堿度的消耗等不進(jìn)行展開，只做簡(jiǎn)化的硝化反應(yīng)討論。

③ 反硝化(denitrification)：污水中的NO2-和NO3-在缺氧條件下在反硝化菌（兼性異養(yǎng)型細(xì)菌）的作用下被還原為N2釋放到空氣的過(guò)程。

反硝化反應(yīng)式：

NO2-+3H+(有機(jī)物供體的電子)→0.5N2+ H2O+OH-

NO3-+5H+(有機(jī)物供體的電子)→0.5N2+ 2H2O+OH-

在污水廠中，完成了這三步反應(yīng)以后，也就完成了生物脫氮的整個(gè)反應(yīng)過(guò)程，大家注意下氮元素用綠色（原料）和黃色（產(chǎn)物）標(biāo)注出來(lái)的在三步反應(yīng)中的不同存在方式，氨化是從有機(jī)氮轉(zhuǎn)化氨氮，硝化是把上一階段產(chǎn)生的氨氮（包含污水中本身的氨氮）轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，反硝化是把硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮?dú)忉尫拧＿@三步反應(yīng)，每一步反應(yīng)的原料都是上一步反應(yīng)的產(chǎn)物，也就是說(shuō)這三步反應(yīng)其實(shí)是環(huán)環(huán)相扣的，缺少任何一部，總氮都不能最終形成氮?dú)忉尫懦鰜?lái)。所以在污水處理中，生物脫氮反應(yīng)應(yīng)該是下圖這樣的一個(gè)流程：

污水進(jìn)入第一個(gè)曝氣池內(nèi)，進(jìn)行氨化以及去除BOD的反應(yīng)，產(chǎn)生氨氮產(chǎn)物；進(jìn)入到第二階段，進(jìn)行硝化反應(yīng)，把氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸根和硝酸根；最后來(lái)到第三階段，進(jìn)行反硝化反應(yīng)，把亞硝酸根和硝酸根轉(zhuǎn)化成為氮?dú)忉尫懦鋈?。這樣一個(gè)流程是嚴(yán)格符合生物脫氮的順序的，是根據(jù)生物脫氮的三步逐級(jí)進(jìn)行的。但是在實(shí)際的污水廠中，生物脫氮的A２O工藝并不是這樣的流程，那么為什么沒有進(jìn)行這種符合生物脫氮的標(biāo)準(zhǔn)流程的設(shè)計(jì)呢？

在上圖中反硝化的流程中，除了攪拌工藝以外，還有最重要的一個(gè)標(biāo)識(shí)，就是在反硝化反應(yīng)器中，投加碳源甲醇（CH3OH），這個(gè)是由于反硝化反應(yīng)需要有機(jī)物提供的電子來(lái)進(jìn)行脫氧的一個(gè)反應(yīng)，所以這個(gè)階段碳源是必不可少的。注意看第一步反應(yīng)中，曝氣池的作用，去除BOD，BOD是污水中有機(jī)物的生化指標(biāo)，也就是曝氣池去除污水中的有機(jī)物。但是在第三步的反應(yīng)中是需要有機(jī)物的，那么這個(gè)流程布置就很尷尬，前端用了很大力氣去除有機(jī)物（來(lái)自污水本身），后端又人工的進(jìn)行補(bǔ)充有機(jī)物（額外購(gòu)置），造成資源的浪費(fèi)。那么能不能把這部分先去除后補(bǔ)充的有機(jī)物合二為一呢？那就出來(lái)了改良的生物脫氮工藝流程：

這個(gè)流程中把反硝化反應(yīng)器從第三步提前到了第一步，把原廢水中的有機(jī)物作為了反硝化反應(yīng)中的電子供體，為反硝化反應(yīng)提供了反應(yīng)的基礎(chǔ)條件，使反應(yīng)向右進(jìn)行下去。這樣調(diào)整后，進(jìn)水中的有機(jī)物在被好氧曝氣去除之前，實(shí)現(xiàn)了其在反硝化的作用，從運(yùn)行上節(jié)省了在最后進(jìn)行碳源投加的成本，也降低了曝氣池溶解氧的消耗，減少了曝氣風(fēng)機(jī)的鼓風(fēng)量，整體上降低了運(yùn)行成本。

但是這樣也帶來(lái)一個(gè)很重要的問(wèn)題，反硝化區(qū)的前置改變了生物脫氮反應(yīng)的正常流程，反硝化區(qū)接收的是污水廠的原廢水，這其中的氨氮還沒有經(jīng)過(guò)硝化區(qū)的反應(yīng)轉(zhuǎn)化成硝酸鹽氮，反硝化區(qū)只有有機(jī)物的電子供體，但是沒有硝酸鹽氮，也就無(wú)法實(shí)現(xiàn)反硝化反應(yīng)，也就不能完成脫氮反應(yīng)最后一步。那么怎么解決這個(gè)問(wèn)題呢？?jī)?nèi)回流設(shè)置就是為了解決這個(gè)問(wèn)題的。

進(jìn)水中的氨氮經(jīng)過(guò)曝氣區(qū)的推流過(guò)程中的硝化反應(yīng)生成硝酸鹽氮，這部分硝酸鹽氮與活性污泥混合在一起，通過(guò)設(shè)置在曝氣區(qū)（硝化區(qū)）的末端的內(nèi)回流泵提升回流到反硝化區(qū)，提升混合液而不是二沉池出水的原因是為了保持反硝化區(qū)內(nèi)的活性污泥濃度，不至于被二沉池出水稀釋過(guò)低，導(dǎo)致反硝化菌的數(shù)量不足，造成反硝化反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行。所以說(shuō)內(nèi)回流是保證這種調(diào)整后的工藝流程能實(shí)現(xiàn)生物脫氮的重要環(huán)節(jié)。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，內(nèi)回流在生物脫氮工藝中是非常重要的一項(xiàng)工作，也是我們做生物脫氮工藝管理中需要密切注意的項(xiàng)目，沒有穩(wěn)定的內(nèi)回流是無(wú)法保證生物脫氮工藝的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的。