生物脱氮除磷课件(1)

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1、第1章概述第2章生物脱氮机理及生物学基础第3章生物除磷机理及生物学基础第4章生物脱氮除磷工艺污水的生物脱氮除磷技术1第1章概述1.1我国氮磷的污染状况1.2氮磷对水体的危害2NH4+NO2-NO3-N2、NxO水解亚硝酸菌硝酸菌O2碱度O2碱度BOD碱度有机氮反硝化菌有机氮（产生细胞物质）同化作用厌氧氨氧化3第2章生物脱氮机理及生物学基础2.1生物脱氮机理及生物学基础2.2生物脱氮反应动力学2.3生物脱氮影响因素2.4生物脱氮新理论2.5生物脱氮新工艺42.1生物脱氮机理及生物学基础2.1.1生

2、物脱氮反应过程2.1.2硝化反应与微生物2.1.3反硝化反应52.1.1生物脱氮反应过程1）氨化反应：将有机氮转化为氨。2）硝化反应：将氨氧化为亚硝酸盐和硝酸盐。3）反硝化反应：将亚硝酸盐和硝酸盐还原为N2。62.1生物脱氮机理及生物学基础2.1.1生物脱氮反应过程2.1.2硝化反应与微生物2.1.3反硝化反应72.1.2硝化反应与微生物一、硝化反应微生物二、硝化反应式82.1.2硝化反应与微生物一、硝化反应与微生物（一）硝化过程（二）对硝化细菌的新认识92.1.2硝化反应与微生物一、硝化反应与

3、微生物（一）硝化过程与微生物硝化菌由亚硝酸细菌（氨氧化细菌）和硝酸细菌（亚硝酸盐氧化细菌）两个亚群组成。自养型硝化菌都是一些革兰氏阴性菌，硝化时它们以氧作为最终的电子受体，属于严格的好氧菌。（1）第一步由亚硝酸菌将氨氮（NH4＋和NH3）转化成亚硝酸盐(NO2-)；（2）第二步再由硝酸菌将NO2-氧化成硝酸盐（NO3-）。10（二）对硝化细菌的新认识硝化细菌属自养型细菌，碳源是CO2。有些自养型硝化细菌能混养（混合营养）生长（以CO2、有机物为碳源）,少数可异养生长。亚硝酸细菌（五个属）Nitr

4、osomonas自养、混养；Nitrosococcus自养、混养；Nitrosospira严格自养；Nitrosovibrio自养、混养；Nitrosolobus自养、混养；以氨为唯一能源，自养生长时，以CO2为唯一碳源；混养时，可同化有机物。2.1.2硝化反应与微生物11（二）对硝化细菌的新认识硝酸细菌：自养型，有些可混养生长，某些菌株能异养生长。Nitrobacter自养、可异养，自养快于异养Nitrococcus严格自养Nitrospina严格自养Nitrospira自养、混养以NO2-为

5、唯一能源，自养生长时，以CO2为唯一碳源；混养时，可同化有机物。2.1.2硝化反应与微生物122.1.2硝化反应与微生物一、硝化反应微生物二、硝化反应式132.1.2硝化反应与微生物二、硝化反应式（一）硝化反应的理论反应式（二）硝化反应的生化反应式（三）硝化反应的化学计量关系（四）硝化反应代谢途径与电子转移数14二、硝化反应式NH3＋3/2O2→NO2-＋H2O＋H＋NO2-＋1/2O2→NO3-NH3＋2O2→NO3-＋H2O＋H＋(一）硝化反应的化学反应式硝化反应耗氧量：NH4＋→NO3-4

6、.57gO2/gNH4＋-NNH4＋→NO2-3.43gO2/gNH4＋-NNO2-→NO3-1.14gO2/gNO2--N15二、硝化反应式NH3+O2→NH2OH(二）硝化反应的生化反应（1）氨氧化为羟氨：NH3→NH2OH→NO→NO2-→NO3-氨单加氧酶羟胺氧还酶羟胺氧还酶亚硝酸盐氧还酶16NH2OH＋H2O→HNO2＋4H＋＋4e-ΔG0=+23kJ/mol0.5O2+2H＋＋2e-→H2OΔG0=-137kJ/mol(二）硝化反应的生化反应式（2）羟胺氧化为亚硝酸盐：分两步，中间产

7、物为NONH2OH＋0.5O2→HNO2＋2H＋＋2e-ΔG0=-114kJ/mol羟胺氧化所需的氧是由水提供的17NO2-＋H2O→NO3-+2H++2e-ΔG0=+83kJ/mol0.5O2+2H++2e-→H2OΔG0=-137kJ/mol(二）硝化反应的生化反应式（3）亚硝酸氧化为硝化盐：NO2-＋0.5O2→NO3-ΔG0=-54kJ/mol18（三）硝化反应的化学计量关系第一步1.00NH4＋＋1.44O2＋0.0496HCO3－→0.99NO2-＋0.01C5H7NO2＋0.97

8、H2O＋1.99H+第二步1.00NO2-＋0.50O2＋0.031CO2＋0.00619NH4＋＋0.124H2O→1.00NO3-+0.00619C5H7NO2＋0.00619H+细胞物质：C5H7NO2（1）硝化反应生物合成反应式：若考虑硝化细菌新细胞的合成，则反应式为：19硝化生物合成总反应式：NH4＋＋1.89O2＋0.0805CO2→0.984NO3-＋0.0161C5H7NO2＋0.952H2O＋1.98H+20将1gNH3-N氧化为硝酸盐：消耗约4.3gO2中和7.14g碱度利