生物除氮原理

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1、生物脱氮基本原理1、氨化作用在好氧或厌氧条件下，通过微生物胞外酶的水解作用使含氮有机物转化为氨基酸，之后进入胞内由脱氨基产生氨的过程称为氨化作用，参与氨化反应的细菌称为氨化细菌，它们的种类很多，主要有好氧性的大肠杆菌、荧光假单胞菌等，厌氧性的腐败梭菌和变形杆菌等,以下为氨基酸在有氧条件下的反应式【3】:RCHNH2COOH+02=RCOOH+C02+NH3除了蛋白质外，核酸、尿素、几丁质、卵磷脂等含氮有机物，它们都能被相应的微生物分解，释放出氨。氨化作用不论是在有氧还是在无氧条件下，还是在任何的酸碱性环境中都可以进行，但当环境中存在一定浓度的酚，或木质素-蛋白质复合物

2、时，会阻碍氨化作用的进行。2、硝化作用硝化作用是指硝化菌将氨氮氧化成硝酸盐氮的过程，因为硝化菌为自养型好氧菌，所以硝化过程必须在好氧条件下进行。它们以二氧化碳、碳酸盐或者碳酸氢盐作为碳源，通过氧化氨氮获得能量。硝化过程可分为两个阶段，分别由亚硝酸菌和硝酸菌完成。第一步是由亚硝酸菌将氨氮转化为亚硝酸盐，亚硝酸菌包括亚硝酸盐单胞菌属和亚硝酸盐球菌属。第二步是由硝酸菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐，硝酸菌包括硝酸盐杆菌属.螺旋菌属和球菌属。这类菌利用无机碳化合物为碳源，从亚硝酸盐的氧化中获得能量。硝化作用的两步反应均需在有氧条件下进行，反应式可表示为：NHZ382Q+1.982HC

3、O；->0.982M+1.036W1.891仏CQ+0.018C.MNMV+0.488Q+0.001仏CQ+0.003/0/+0.003A7/；_AU+O.008丛少0.003总反应式为：NH；086Q+1.982HCO；-0.982川殆+1・044仏少1.881甩C仏+0.021C^O.N硝化反应受一系列环境因素影响，其中主要包括：温度、溶解氧、pH值和碱度、污泥龄、有机负荷等。（1）温度研究表明，生物硝化反应可在4-45°C进行，亚硝化菌的最佳生长温度为35°C,硝化菌最佳的生长温度为35-42°C,在5-35°C范围内，硝化反应速率随着温度的升高而变快，而当温度

4、低于4°C吋，硝化反应几乎停止。对于同时去除有机物和同时脱氮的系统，当温度低于15°C时，硝化反应速率急剧下降。（2）溶解氧硝化菌是一类好氧细菌，因此硝化反应需在好氧条件下进行，溶解氧是影响硝化反应的重要因素。由于硝化菌多处于污泥絮体内部，氧传递存在传质阻力，溶解氧传递到活性污泥内部需要克服污泥絮体的传质阻力，所以需要较高的溶解氧浓度。对于活性污泥系统来说，溶解氧在1・2-2mg/L可以发生硝化反应，为了提高硝化反应速率，通常耍将溶解氧浓度控制在加g/L以上。(3)pH值和碱度硝化反应对pl【值很敏感，硝化反应最适宜的pll值为7.5-8.0,当pH值低于6.8时，反

5、应速率显著下降，在pH值接近5.8-6.0时，反应速率仅为pH值7.0时的10%〜20%,硝化反应通常采用的pH值为6.8〜7.2,在此pH值条件下可以维持较好的硝化反应速率。对于碱度较低的废水，通常投加一些碱性物质，如石灰、碳酸氢钠等以维持硝化反应的进行，其投加量取决于进水的初始碱度和要求氧化的氨氮量。(4)污泥龄硝化菌属于自养菌，比增长速率较异养菌低一个数量级，生长世代时间较长，要想在反应器内保持一定量的硝化菌量，需要较长的污泥停留时间，要想获得较好的硝化效果，理论上的污泥停留时间要在12d以上。(5)有机负荷由于硝化菌的比增长速率远小于异养菌，当有机负荷过高时，

6、异养菌大量繁殖，导致溶解氧、氨氮和微量营养物的大量消耗，进而抑制硝化菌的生长，通常在工程设计中，为保证硝化菌的有效增值，一般使有机负荷低于0.15kgB0D5/kgSS•do3、反硝化作用反硝化过程是由一群异养微生物完成，主要是将硝酸盐氮或亚硝酸盐氮还原成气态氮或氮氧化物，反应在无分子氧状态下进行。反硝化细菌包括假单胞菌属、反硝化杆菌属、螺旋菌属和无色杆菌属。它们多是兼性的，在溶解氧浓度极低的环境中可以利用硝酸盐中的氧作为电子受体，有机物作为电子供体提供能量。反硝化过程产生部分碱度，当反硝化微生物以甲醇作为反硝化过程所需碳源时的反应式如下：N0A1.086%肪0.24

7、仏0.47皿+1.68仏少C0+M+O.056啟仏艸MV+0.67偽肪0.53也％厂＞0・48M+1.23H心CO齐OHT.04G仏仏川当反硝化微生物以体内有机物为碳源时（内源反硝化），反应式如下：C5H70.NNOI-2.8皿+1.2仏汾5C4+4.607与生物的硝化作用一样，生物的反硝化作用也受一系列环境因素的影响，包括温度、pH值、溶解氧、反硝化碳源。⑴温度与生物的硝化反应不同，反硝化反应对于温度的适应性较强，在5-40°C范围内均可进行，反应最适宜的温度范围为20〜35°C,但温度低于15°C吋，反硝化速率明显降低，当温度低于5°C时，反硝化