硝化原理教学内容.ppt

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1、污水生物脱氮原理——生物硝化内容提要二、生物硝化基本概念与生物硝化过程三、生物硝化过程环境影响因素一、水环境中氮的循环及转化过程一、水环境中氮的循环及转化过程一、水环境中氮的循环及转化过程在地面水环境中，各种形式的氮（氨氮、硝态氮和有机氮）可以通过大气降尘、降水、地表径流、浅层地下水、城市污水与工业废水的直接排放而进入地面水体，另外大气中的氮也可以通过蓝绿藻和某些细菌的生物固氮作用进入地面水体。在水体和沉积层中，氨氮、硝态氮和有机氮通过生物氨化、生物合成、生物硝化和生物反硝化等形式进行相互转化的同时，还以沉积、溶解和扩散等方式进行

2、迁移和交换。反硝化过程产生的氮气重新返回到大气中。一、水环境中氮的循环及转化过程2、污水中氮的来源自然过程：大气降水降尘、非市区径流和生物固氮作用等。例如闪电和火山活动产生的氮氧化物，动植物残体腐败释放出的氨。天然固氮包括生物固氮和大气中的闪电两种方式。人类活动：未处理或处理过的城市和工业废水、各种侵染液、大气沉降和地表径流等。人工合成的化学肥料是水体中氮营养元素的主要来源，大量未被农作物利用的氮化合物绝大部分被农业排水和地表径流带入地下水和地表水中。城市污水中氮的一个重要来源是工业生产中排放的污水，特别是化肥、焦化、洗毛、制革、

3、印染、食品、肉类加工、石油精炼及煤加工工业废水，含氮量较高。城市生活污水中含有有机氮和氨氮。一、水环境中氮的循环及转化过程2、氮的转化1）氨化作用由氨化细菌和真菌的作用将有机氮（氨基酸和核酸）分解成为氨和氨化物，氨溶于水即成为，可为植物所直接利用。参与氨化作用的细菌称为氨化细菌。在自然界中，它们的种类很多，主要有好氧性的荧光假单胞菌和灵杆菌，兼性的变形杆菌和厌氧的腐败梭菌等。一、水环境中氮的循环及转化过程a、在好氧条件下，主要有两种降解方式，一是氧化酶催化下的氧化脱氨。丙氨酸亚氨基丙氨酸丙酮酸另一是某些好氧菌，在水解酶的催化作用下

4、能水解脱氮反应。例如尿素能被许多细菌水解产生氨，分解尿素的细菌有尿八联球菌和尿素芽孢杆菌等，其反应式如下：b、在厌氧条件或缺氧的条件下，厌氧微生物和兼性厌氧微生物对有机氮化合物进行还原脱氨、水解脱氨和脱水脱氨三种途径的氨化反应。一、水环境中氮的循环及转化过程2）硝化作用氨氮可以在有氧存在的情况下被微生物氧化为亚硝酸盐并进一步被氧化为硝酸盐。亚硝化菌有亚硝酸单胞菌属、亚硝酸螺杆菌属和亚硝酸球菌属。硝酸菌有硝化杆菌属、硝化球菌属。亚硝酸菌和硝化菌统称为硝化菌。一、水环境中氮的循环及转化过程3）反硝化作用硝酸盐可以被微生物作为最终电子受

5、体，通过生物异化还原转化成气态氮（），从水中逸出，或通过生物同化还原转化为氨氮进入生物合成过程。硝酸盐的这种还原过程称为反硝化作用。一、水环境中氮的循环及转化过程4）同化作用在生物处理过程中，污水中的一部分氮（氨氮或有机氮）被同化成微生物细胞的组成成分。微生物细胞中氮的含量约为12.5％，虽然微生物的内源呼吸和溶菌作用会使部分细胞中的氮又以有机氮和氨氮的形式回到污水中，但仍存在于微生物细胞和内源呼吸残留物中的氮可以在二沉池中通过泥水分离而从污水中去除。一、水环境中氮的循环及转化过程3、氮的去除废水生物脱氮技术是70年代中期美国和南

6、非等国的水处理专家们在对化学、催化和生物处理方法研究的基础上，提出的一种经济有效的处理技术同化脱氮废水生物脱氮异化脱氮一、水环境中氮的循环及转化过程a、同化脱氮是指微生物的合成代谢利用水体中的氮素合成自身物质，从而将水体中的氮转化为细胞成分而使之从废水中分离。b、废水生物脱氮利用自然界氮素循环的原理，在水处理构筑物中营造出适宜于不同微生物种群生长的环境，通过人工措施，提高生物硝化反硝化速率，达到废水中氮素去除的目的。废水脱氮一般由三种作用组成：氨化作用、硝化作用和反硝化作用。二、生物硝化基本概念与生物硝化过程1、硝化作用硝化作用是

7、指将氧化为的生物化学反应，这个过程由亚硝酸菌和硝酸菌共同完成，包括亚硝化反应和硝化反应两个步骤。该反应历程为：二、生物硝化基本概念与生物硝化过程发生硝化反应时细菌分别从氧化和的过程中获得能量，碳源来自无机碳化合物，如、、等。假定细胞的组成为，则氨氮氧化和新细胞合成的反应式可表示为：在综合考虑后，实际应用中的硝化反应总方程式为：二、生物硝化基本概念与生物硝化过程二、生物硝化基本概念与生物硝化过程由上式可以看出硝化过程的三个重要特征：⑴的生物氧化需要大量的氧，大约每去除1g的需要3.43g，每氧化1g耗氧1.14g，因此氧化共耗氧4.

8、57g⑵硝化过程细胞产率非常低，难以维持较高物质浓度，特别是在低温的冬季；⑶硝化过程中产生大量的质子（），为了使反应能顺利进行，需要大量的碱中和，理论上大约为每氧化1g需要碱度7.14g(以计)。二、生物硝化基本概念与生物硝化过程2、生物硝化动力学