废水（焦化）生物脱氮技术及工艺评述——焦化废水生物脱氮机理（2）

废水 焦化 生物脱氮技术及工艺废水 焦化 生物脱氮技术及工艺 评述评述 焦化废水生物脱氮机理焦化废水生物脱氮机理 2 2 作者 叶振中 在生物活性污泥法的操作运行过程中 人们发现在低 cod 或 生化需氧量 bod 且大曝气量情况下 废水中的氨氮会转化 为亚硝酸根 no 2 和硝酸根 no 3 对好氧菌产生毒性 当废 水中的氨氮浓度超过 400mg l 时 氨氮亚硝化和硝化的结果将 严重干扰好氧的处理效果 使出水 cod 增高 然而 将硝化出 水经过一段时间的厌氧 或兼氧 生物处理后 厌氧出水中的 含氮浓度可大幅度地降低 其原因是亚硝酸盐和硝酸盐被厌氧 菌 或兼氧菌 还原成氮气由水中逸出 从而实现总氮的脱除 和 cod 的降解 在好氧菌和厌氧菌的作用下 氨氮先氧化后还 原的这个降解过程就是人们常说的硝化过程和反硝化过程 1 硝化作用 硝化作用是在两类好氧菌的参与下完成的 首先是亚硝化单胞 菌 nitrosomonas 将氨氮先氧化成亚硝酸根 然后硝化杆菌 将亚硝酸根再进一步氧化硝酸根 从上述反应中可以得到 3 个结论 不论是亚硝化过程还是硝化过程 都要耗用大量的氧 要使 1mol 氨氮 nh3 n 及 nh 4 n 完全氧化成 no 3 需耗 用 2mol 的氧 即氧化 1mg 氨氮需要 4 16 14 4 57mg 的氧 此值为生物氧化池脱氮的需氧量提供了一个工程设计的参考数 据 由于硝化反应需要足够的氧 因此大多数学者认为溶解氧 应控制在 1 5 2 0mg l 以上 低于 0 5mg l 则硝化作用完全停 止 硝化反应的结果有硝酸 hno3 形成 会使生化环境的酸性 提高 因此废水中应有足够的碱度 以平衡硝化作用中产生的 酸 一般认为硝化作用最适宜的 ph 值在 7 5 9 2 之间 硝化反应的结果可使氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐 但废水 中的总氮量并没有发生变化 硝化作用宜在低 bod 负荷条件下进行 若硝化段的含碳有机基 质的浓度太高 会使生长速率较高的非硝化菌迅速繁衍 从而 使硝化菌得不到优势 结果降低了硝化速率 一般来说 硝化 段的 bod 应低于 20mg l 2 反硝化作用 反硝化作用是指硝酸盐和亚硝酸盐被厌氧菌或兼氧菌还原为气 态氮的过程 参与这一过程的细菌称为反硝化菌 这类微生物 的无色杆菌属 气杆菌属 产碱杆菌属 杆菌属 黄杆菌属 微球菌属 假单胞菌属等 在反硝化过程中 no 2 no 3 是被 还原物 它们在还原过程中所获得的电子是由有机物质提供的 因此 在反硝化过程中 有相当数量的有机物不需要外界供氧 而直接利用 no 2 no 3 的氧作为氧源进行氧化降解 其反应 式如下 5c 有机 c 4no 3 2h2o 2n2 4oh 5co2 从反硝化反应式中也可以得到 3 个结论 在硝化过程耗用掉的氧被回收并得复用于反硝化过程中 这 些氧使反硝化段中的有机物得到降解 在反硝化菌的作用下 no 3 被还原 而有机物被氧化 no 3 在还原过程中所获得的电子是由有机物质提供的 因此在反 硝化过程中 废水的 c n 比是影响脱氮效果的一个重要因素 从反硝化作用的反应式中可以知道 去除 4 份的 n 4 14 须提供 5 份的有机碳 又因为 1mol c 生物氧化成 co2 需要 2mol o2 将 5mol 有机碳折算成 bod 值应为 5 32 因此废 水中的 bod5 与 n 的比值 即 c n 应该是 5 32 4 14 2 86 这个数值仅仅是个理论值 实际使用时应该大于这个 数值 也就是说 当废水中的 c n 2 86 时才能充分满足反硝 化细菌对碳源的需要 废水中的 c n 越低 则通过反硝化除去 的氮越少 总氮的去除率也相应减少 在工程运行操作上 c n 比控制在 3 以上 当废水中的碳源不够时 需另外补加碳素 现大多采用甲醇 投加比例可按还原 1kg 硝酸盐需投加 2 4kg 甲醇计算 反硝化反应的结果使生化环境的 ph 升高 反硝化作用最适宜 的 ph 值也在 7 5 9 2 之间 由于硝化使 ph