生物脱氮除磷

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1、生物脱氮除磷新工艺运行及影响因素分析环境工程20100897査双兴摘要：本文主要从生物脱氮除磷的机理，新工艺，和影响因素三个方面进行了分析，探讨了生物脱氮除磷的发展前景。关键词：生物脱氮新工艺运行影响1生物脱氮除磷机理1.1生物脱氮机理1.1.1传统生物脱氮机理⑴传统牛物脱氮理论认为工物脱氮主要包括硝化过程和反硝化过程2个牛化过程，并山有机氮氨化、硝化、反硝化及微生物的同化作用来完成。氨化作用是将有-机氮在生物处理稳定化过程屮氧化为氨氮。污水屮的有机氮主要以蛋白质和氨基酸的形式存在。蛋白质可以作为微牛物

2、的基质，它在蛋白质水解陆的催化作用下水解为氨基酸，氨基酸在脱氨基酶作用下产生脱氨基作用使有机氮转化为氨氮。硝化作用是由2组自养型好氧微生物通过2个过程来完成。第一步是亚硝酸菌(包括硝酸单胞菌属、亚硝酸螺杆菌属和亚硝酸球菌属)将氨氮氧化成亚硝酸盐氮，第二步是硝酸菌(包括硝酸杆菌加、螺菌属和球菌属)将亚硝酸盐转化为硝酸盐。这2组菌统称为硝化菌。反俏化作用由界养兼性微牛•物完成。在有分子氧存在时，反硝化菌氧化分解有机物，利用分子氧作为最终电子受体；无分子氧存在时以硝酸根、亚硝酸根为电子受体、O'一为受氢体牛成

3、H0和0厂，有机物作为碳源和电了供体提供能量并得到氧化稳定。反硝化过程中硝酸根和亚硝酸根的转化是通过反硝化菌的同化作用和异化作用共同完成，同化作用是硝酸根和亚硝酸根被还原为NH：＜用以新细胞的合成。界化作用是硝酸根、亚硝酸根被还原为N：或NO、No等气态物,主要为2⑵。1.1.2其它生物脱氮机理(1)短程硝化/反硝化传统硝化工艺小将氨彻底氧化成硝酸盐(全程硝化)，其主要目的是根除氮索的耗氧能力并避免亚硝酸盐对生物的毒害作用。对于生物脱氮来说，硝化过程中从N02-转化为N03-为反硝化过程中N03-转化为

4、N02-这2个过程是一段多走的路程，完全可以省去。从微生物水平上來说，氨氮被氧化成硝酸氮是由2类独立的细菌催化完成，对于反硝化菌无论是硝酸氮还是亚硝酸氮均可以作为最终受氢体。试验证明，整个生物脱氮过程也可以经XH4+—N02-)—N2这样的途径完成,这个途径就叫做短程硝化/反硝化(Short-cutNitrification/Denitrification)。这降低了硝化所需的充氧能耗，减少了外加碳源，省去了中和硝化产酸带來的药剂耗⑶。(2)厌氧氨氧化(ANAMMOX)1977年，奥地利化学家Broda

5、预言白然界存在以硝酸盐或亚硝酸盐为氧化剂的氨氧化反应,并认为它们是隐藏于自然界的自养型细菌⑷。直到20世纪80年代末,荷兰DelftI业大学Mulder等在研究三级生物处理系统中才发现了这种隐藏于自然界的H养型细菌，并于1990年由该校Kluyver生物技术实验室开发了ANAMMOX(AnaerobicAmmoniumOxidation)[5]o其原理即在厌氧条件卜"，厌氧氨氧化菌以亚硝酸盐作为电子受体将氨氮转化为氮气，或者是以氨氮为电子供体将亚硝酸盐还原成氮气。该工艺小亚硝酸盐是一个关键的电了受体。与

6、硝化作用相比，它以亚硝酸盐取代氧，改变了电了受体；与反硝化作用相比，它以氨取代有机物作为电子供体叭1.2生物除磷机理1・2・1传统生物除磷机理对废水牛•物除磷过程屮的除磷机理曾有2种不同机理：一是牛物诱导化学沉淀作用，二是生物过量聚磷作用，口前普遍认可的生物除磷理论是聚磷菌(Poly—phosphateAccumulatingOrganisms)的摄磷释磷原理⑹。在厌氧区(无分子氧和硝态氮)兼性菌通过发酵作用将溶解性BOD转化为乙酸盐等低分子挥发性有机物(VFAs)o在厌氧条件卜，聚磷菌吸收了这些或来口

7、原污水的VFAs将其运送到细胞内，同化成胞内碳能源储存物(PHB/PHV),所需能址来源于聚磷的水解及细胞内糖的酵解，并导致磷酸盐的释放。在好氧条件下，这些专性好氧的聚磷菌(PAOs)活力得到恢复，以02为电子受体，氧化胞内贮存的PHB及利用产生的能量过量地从环境中摄磷，在聚磷菌细胞内合成多聚磷酸盐加以积累，以聚磷酸高能键的形式存储最后通过排放过量摄磷的富磷活性污泥，将磷除去。1・2・2反硝化除磷机理反硝化除磷细菌(DPB—DonitrifyingPhosphor—USRemovingBacteria)

8、能在缺氧(无但存在N03-；)环境下摄磷。DPB的生物摄/放磷作用被荷兰代尔夫特工业大学(TUDelft)和LI木东京大学(UT)研究人员所证实W它貝有同PAOs极为相似的除磷原理，只是氧化细胞內贮存的PHA时电子受体不同而已(PAO为02,而DPB为N03-；)。这使得摄磷和反硝化(脱氮)这2个不同的生物过程借助同一个细菌在同一个环境屮完成，反硝化除磷细菌能将反硝化脱氮和牛物除磷这2个原本认为彼此独立的作用合二为一⑼。摄磷和脱氮过程的结合