废水生物脱氮原理

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1、废水生物脱氮原理一、废水生物脱氮的基本过程①氨化(Ammonificaton)：废水中的含氮有机物，在生物处理过程中被好氧或厌氧异养型微生物氧化分解为氨氮的过程；②硝化(Nitrification)：废水中的氨氮在好氧自养型微生物(统称为硝化菌)的作用下被转化为N02-和NO3一的过程；③反硝化(Denitrification)：废水中的NO?一和/或NO3一在缺氧条件下在反硝化菌(异养型细菌)的作用下被还原为祕飢(■化作用)N：tNO；hi确化鋼當NH；-N・一―HO£_N—・NO亍一N(确化作用〉少“fl巴大&入一^好衬厌H条件好霞羡件生物脱氮过程示童图二.硝化反应(N

2、itrification)1、硝化反应的基本原理硝化反应分为两步进行：①NH：tNO；；②NO；TNO；o是由两组自养型硝化菌分两步完成的：①亚硝酸盐细菌(或称为氨氧化细菌)(Nitrosomonas)；②硝酸盐细菌(或称为亚硝酸盐氧化细菌)(Nitrobacter)；到目前为止，还未发现有任何一种细菌可以直接将氨氮通过一步氧化到硝酸盐。这两种硝化细菌的特点：①都是革兰氏染色阴性、不生芽孑包的短杆菌和球菌；②强烈好氧，不能在酸性条件下生长；(3)无需有机物，以氧化无机含氮化合物获得能量，以无机C(CO?或HCO「)为碳源；④化能自养型；⑤生长缓慢，世代时间长。2、硝化反应过

3、稈及反应方程式①亚硝化反应：NH；+L50?TNO；+比0+2附如杲加上细胞合成，贝I」：55NH：+760?+109HCO,C5H7O2N+54NO；+57W2O+104W2CO3亚硝酸盐细菌的产率是：0.146g/gNH4+-N(113/55/14)；氧化lmgNH/-N为NO2_-N,需氧3.16mg(76x32/55/14)；氧化lmgNH/-N为NO2_-N,需消耗7.08mg碱度(以CaCOs计)(109x50/55/14)②硝化反应：NO'+0.5。2tNO；如果加上细胞合成，贝叽400NO；+NH；+4H2CO3+HC0~+195O2^C5//7O2TV+3

4、/72O+400^0；硝酸盐细菌的产率是：0.02g/gN02_-N(113/400/14)氧化lmgNO2_-N为NO3一N,需氧l.llmg(195*32/400/14)几乎不消耗碱度③总的硝化反应：NH：+2C>2NO；+H2O+2H+如加上细胞合成，贝9：NH；+1.86Q+L98HCO；(0.01814-0.0025)C5//702TV+1.04H20+0.98NO；+1.88H2CO3总的细菌产率是：0.02g/gN02"-N(113/400/14)；氧化lmgNH：-N対N0；-N,需氧4.27mg(1.86*32/14)；氧化lmgNH；-N为N0；-N,需

5、消耗碱度7.07mg(以CaCC^计)；污水中必须有足够的碱度，否则硝化反应会导致pH值下降，使反应速率减缓或停滞；如果不考虑合成，则：氧化1mgNH4+-N为NO3~-N,需氧4.57mg,其屮亚硝化反应3.43mg,硝化反应1.14mg,需消耗碱度7.14mg(LUCaCC)3计)3、硝化反应所需要的环境条件两种硝化菌对环境的变化都很敏感，要求较苛刻，主要如下：①好氧条件(DO不小于lmg/l),并能保持一定的碱度以维持稳定的pH值(适宜的pH为8.0~8.4)；②进水中的有机物的浓度不宜过高，一般要求BOD5在15~20mg/l以下；③硝化反应的适宜温度是20~30°

6、C,15°C以下时，硝化反应的速率下降，小于5°C时，完全停止；④硝化菌在反应器内的停留时间即污泥龄，必须大于其最小的世代时间(一般为3~10天)；⑤高浓度的氨氮、亚硝酸盐或硝酸盐、有机物以及重金属离子等都对硝化反应有抑制作用。三、反硝化反应(Denitrification)1、反硝化反应及反硝化细菌反硝化反应是指硝酸盐或业硝酸盐在反硝化菌的作用下，被还原为气态氮(2)的过程；反硝化菌属异养型兼性厌氧菌，并不是一类专门的细菌，它们大量存在于土壤和污水处理系统中，如变形杆菌、假单胞菌等，土壤微生物屮有50%是这类具有还原硝酸盐能力的细菌；反硝化菌能在缺氧条件下，以NO；_N或

7、NO；-N为电子受体，以有机物为电子供体,而将氮还原；在反硝化菌的代谢活动下，NO；_N或NO；-N屮的N可以有两种转化途径：①同化反硝化，即最终产物是有机氮化合物，是菌体的组成部分；②异化反硝化，即最终产物是氮气（2）或笑气（N20）o2、反硝化反应过程及反应方程式（同化反硝化〉①反应过程示意图：•h2o（异化反硝化）反化反应过程（同化心fi化与界化反硝化）②反应方程式：以[H]为电子供体：第一步：NO；+2[H]^NO'-^-H2O第二步：2H++2NO；+6[H]->N2?+4H2O总反应:2H++2NO；+