在活性污泥法污水处理系统中，曝气是一个核心环节，它为水体提供氧气，并通过搅拌维持污泥悬浮。

对于氨氮的降解——即硝化过程，曝气时间的控制至关重要。它如同一把双刃剑，时间过短或过长都会带来一系列问题。

一、硝化过程与曝气作用

1.氨氮的降解主要依赖于硝化作用，这是一个由两类自养型好氧细菌分步完成的过程。

（1）亚硝化作用：亚硝酸菌（AOB）将氨氮（NO₄⁺-N）氧化为亚硝酸盐（NO₂^--N）。

（2）硝化作用：硝酸菌（NOB）将亚硝酸盐（NO₂^--N）进一步氧化为硝酸盐（NO₃^--N）。

总反应式需要消耗大量的氧气和碱度。

曝气在此过程中的核心作用：

（1）提供氧气：硝化菌是严格的好氧菌，必须依赖溶解氧（DO）进行新陈代谢。

（2）维持混合：保证活性污泥、污染物和细菌的充分接触。

（3）吹脱作用：一定程度上有助于吹脱水中游离氨（NH₃），但这不是主要途径。

因此，曝气时间直接决定了硝化细菌能否在有氧环境下顺利完成其代谢活动。

二、曝气时间过短的影响：硝化不完全

当曝气时间不足以让硝化反应彻底完成时，会产生一系列不利后果：

1.氨氮降解不彻底，出水超标

这是最直接的影响。系统没有为AOB和NOB提供足够的时间来将进水中的氨氮全部转化为硝酸盐，导致出水氨氮浓度无法达到排放标准。

2.硝化进程受阻，亚硝酸盐积累

在某些情况下，AOB的活性可能优于NOB。曝气时间短可能使得氨氮被氧化为亚硝酸盐后，没有足够的时间被进一步氧化为硝酸盐，导致出水亚硝酸盐（NO₂^-）积累。

亚硝酸盐对水生生物有强毒性，且会消耗水体溶解氧，同样属于污染物。

3.抑制硝化菌生长，系统崩溃风险

硝化菌世代周期长、生长缓慢。持续的曝气不足会导致硝化菌在竞争中处于劣势，菌群数量不断减少。长期以往，整个硝化系统会被破坏，恢复起来非常困难且耗时。

4.碳源浪费（在脱氮背景下）

在具有脱氮（反硝化）要求的系统中，如果曝气时间短导致硝化不完全，产生的硝酸盐量不足，后续反硝化阶段就会因“底物”不足而无法进行，投加的碳源无法被有效利用，造成浪费。

三、曝气时间过长的影响：过度曝气的弊端

同样，曝气时间超过所需，也会引发诸多问题，常被称为“过度曝气”：

1.能耗急剧增加

曝气是污水处理厂中最大的能耗单元，约占全厂能耗的50%-70%。不必要的曝气时间将直接转化为高昂的电费成本。

2.污泥老化与解絮

过长的曝气时间会使微生物（活性污泥）处于“内源呼吸期”。由于外部营养物质（BOD）已被耗尽，微生物开始分解自身细胞物质以维持生命，导致：

（1）污泥老化：菌胶团变得密实，沉降性能可能变好，但活性降低。

（2）解絮：絮体结构被破坏，产生大量细小的难以沉降的碎片，导致出水浑浊、悬浮物（SS）升高。

3.反硝化碳源不足与硝酸盐残留

在单纯的曝气池中，过长的曝气时间会将所有氨氮彻底氧化为硝酸盐。如果后续没有设置专门的反硝化池（缺氧池），这些硝酸盐将直接留在出水中，导致总氮（TN）超标。因为反硝化需要碳源，而曝气池中碳源在前期已被耗尽。

4.pH值下降

硝化过程是一个耗碱过程（每氧化1g氨氮约消耗7.14g碱度）。过长的曝气时间会持续消耗水中的碱度，可能导致pH值大幅下降，反过来又会抑制硝化菌的活性（硝化菌最适pH为7.5-8.5），形成一个恶性循环。

5.对聚磷菌的不利影响（在除磷系统中）

在生物除磷系统中，聚磷菌需要在好氧环境下超量吸磷。但如果曝气时间过长，聚磷菌在吸磷完毕后会进入内源呼吸，可能导致吸收的磷重新释放出来，影响除磷效果。

四、确定最佳曝气时间的因素

最佳的曝气时间不是一个固定值，而是一个动态调整的目标。它取决于：

1.进水负荷

进水氨氮浓度越高，所需的曝气时间通常越长。

2.水温

硝化反应速率对温度非常敏感。水温每降低10℃，硝化速率约降低一半。冬季需要比夏季更长的曝气时间。

3.污泥龄（SRT）

必须保证足够长的污泥龄，才能将增殖缓慢的硝化菌保留在系统内。

4.污泥浓度（MLSS）

MLSS越高，单位体积内的硝化菌数量可能越多，硝化速率越快，所需曝气时间可能缩短。

5.溶解氧（DO）浓度

曝气时间与DO浓度密切相关。一般建议将好氧池的DO控制在2-4mg/L。DO过低，即使曝气时间长，硝化效率也低；DO过高，则易导致过度曝气。

（来源：水处理工程师）